JP2017130416A

JP2017130416A - 駆動装置及び照明装置

Info

Publication number: JP2017130416A
Application number: JP2016010722A
Authority: JP
Inventors: 瑞木宇津野; Mizuki Utsuno; 勇二佐山; Yuji Sayama; 敦紀; Atsushi Kino
Original assignee: Sanken Electric Co Ltd
Current assignee: Sanken Electric Co Ltd
Priority date: 2016-01-22
Filing date: 2016-01-22
Publication date: 2017-07-27

Abstract

【課題】外部から入力される外部調光信号を用いて照度と発光色とを独立して変化させることができる駆動装置及び照明装置を提供する。
【解決手段】外部調光信号ＰＷＭ１を内部調色信号ＰＷＭ２と内部調光信号ＰＷＭ３とに変換する指令変換部２４と、内部調色信号ＰＷＭ２に基づいて直流発光負荷１０から放射される光の色温度を制御する調色部２３と、内部調光信号ＰＷＭ３に基づいて直流発光負荷１０から放射される光の照度を制御する調光電源２１とを具備し、指令変換部２４は、外部調光信号ＰＷＭ１が最大レベルから予め設定された閾レベルまでの間は、内部調光信号ＰＷＭ３を最大照度レベルに固定させ、外部調光信号ＰＷＭ１のレベル変化に応じて内部調色信号ＰＷＭ２の色温度レベルを変化させる。
【選択図】図１

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。

近年、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、調光及び調色が可能な照明装置が注目されている。なお、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。

本出願人は、調光及び調色が可能な照明装置として、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る直流発光負荷を備え、調光電源出力に合わせて各直流発光デバイスの駆動比率を変化させて、照度の変化に応じて発光色を変化させる技術を提案した（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５−１１５１５６号

しかしながら、従来技術では、照度を変化させる調光信号に基づいて、発光色を変化させているため、照度を固定した状態で発光色を変化させることができないといった問題もあった。

本発明の目的は、上記問題点に鑑み、従来技術の問題を解決し、外部から入力される外部調光信号を用いて照度と発光色とを独立して変化させることができる駆動装置及び照明装置を提供することにある。

本発明の駆動装置は、外部から入力される外部調光信号に基づいて直流発光負荷に供給する電力量を制御することで、前記直流発光負荷から放射される光を調光する駆動装置であって、前記外部調光信号を内部調色信号と内部調光信号とに変換する指令変換部と、前記内部調色信号に基づいて前記直流発光負荷から放射される光の色温度を制御する調色部と、前記内部調光信号に基づいて前記直流発光負荷から放射される光の照度を制御する調光電源とを具備し、前記指令変換部は、前記外部調光信号が最大レベルから予め設定された閾レベルまでの間は、前記内部調光信号を最大照度レベルに固定させ、前記外部調光信号のレベル変化に応じて前記内部調色信号の色温度レベルを変化させることを特徴とする。
また、本発明の照明装置は、上述の駆動装置と、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。

本発明によれば、外部から入力される外部調光信号によって、直流発光負荷から放射される光の照度が最大の状態で、色温度のみを変化させることができ、外部調光信号を用いて照度と発光色とを独立して変化させることができるという効果を奏する。

本発明に係る照明装置の第１の実施の形態の構成を示す回路構成図である。図１に示す指令変換部による変換例を示すグラフである。図１に示す直流発光負荷から放射される光の色温度（Ｋ）及び照度（ｌｘ）の変化例が示されている。第１端子と第２端子とを入れ替えた場合の、図１に示す直流発光負荷から放射される光の色温度（Ｋ）及び照度（ｌｘ）の変化例が示されている。本発明に係る照明装置の第２の実施の形態の構成を示す回路構成図である。図５に示す指令変換部による変換例を示すグラフである。図５に示す指令変換部による変換例を示すグラフである。図５に示す直流発光負荷から放射される光の色温度（Ｋ）及び照度（ｌｘ）の変化例が示されている。

次に、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。なお、各図において、同一の構成には、同一の符号を付して一部説明を省略している。

（第１の実施の形態）
第１の実施の形態の照明装置１は、図１を参照すると、第１及び第２端子Ｔ１、Ｔ２を介して互いに接続される直流発光負荷１０と、駆動装置２０とを備えている。

直流発光負荷１０は、第１の直流発光デバイスであるＬＥＤ１１と第２の直流発光デバイスであるＬＥＤ１２とからなる。ＬＥＤ１１とＬＥＤ１２とは、互いに異なる色温度を有し、第１端子Ｔ１と第２端子Ｔ２との間に逆並列に接続されている。本実施の形態では、ＬＥＤ１１は、第１色温度（例えば、２４００ｋ）の光を放射し、ＬＥＤ１２は、第１色温度により高い第２色温度（例えば、５０００ｋ）の光を放射する。

駆動装置２０は、直流発光負荷１０に供給する電力量を変化させて調光制御を行う調光電源２１と、ＬＥＤ１１及びＬＥＤ１２の駆動比率を変化させて調色制御を行う調色ユニット２２とからなる。調色ユニット２２は、照明装置１の外部に設置された調光器３０からの外部調光信号ＰＷＭ１を内部調色信号ＰＷＭ２に変換して、変換した内部調色信号ＰＷＭ２に基づいて調色制御を行う。また、調光電源２１は、調色ユニット２２からの内部調光信号ＰＷＭ３に基づいて調光制御を行う。

調光電源２１は、直流電力ＤＣ１を出力する電源装置である。調光電源２１は、例えば、方形波状の直流電圧パルスを出力するスイッチング素子を備えたスイッチング電源で構成され、内部調光信号ＰＷＭ３に基づいて直流電圧パルスのデューティ比（オン幅）を可変して出力する。

調色ユニット２２は、調光電源２１から入力される直流電力ＤＣ１からＬＥＤ１１の駆動信号とＬＥＤ１２の駆動信号とを生成する調色部２３と、入力された外部調光信号ＰＷＭ１を、自身への調色指令である内部調色信号ＰＷＭ２と、調光電源２１への内部調光信号ＰＷＭ３とに変換する指令変換部２４とからなる。指令変換部２４は、変換した内部調光信号ＰＷＭ３を調光電源２１に出力する。

調色部２３は、調光電源２１から入力される直流電力ＤＣ１を交流電力ＡＣ１に変換して第１端子Ｔ１及び第２端子Ｔ２から出力するインバーター等の交流変換部で構成される。調色部２３から出力される交流電力ＡＣ１が正電圧の期間には、第１端子Ｔ１から第２端子Ｔ２に向かって電流が流れ、ＬＥＤ１１から第１色温度の光が放射される。調色部２３から出力される交流電力ＡＣ１が負電圧の期間は、第２端子Ｔ２から第１端子Ｔ１に向かって電流が流れ、ＬＥＤ１２から第１色温度と異なる第２色温度の光が放射される。

調色部２３は、指令変換部２４によって変換された内部調色信号ＰＷＭ２に基づいて、出力する交流電力ＡＣ１における正電圧のパルス幅及び負電圧のパルス幅を制御する。これにより、第１色温度の光が放射される期間と、第２色温度の光が放射される期間とが制御され、変換した調色指令に基づく調色制御が行われる。

外部調光信号ＰＷＭ１は、最小レベル（例えば、０％）から最大レベル（例えば、１００％）までの間のレベルを表す信号である。外部調光信号ＰＷＭ１として、例えば、デューティ比により最小レベルから最大レベルまでの間のレベルを表すことができるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を用いることができる。

指令変換部２４によって変換される内部調色信号ＰＷＭ２は、最小色温度レベル（例えば、２４００ｋ）から最大色温度レベル（例えば、５０００ｋ）までの間の色温度レベルを表す信号である。内部調色信号ＰＷＭ２として、例えば、デューティ比により最小色温度レベルから最大色温度レベルまでの間の色温度レベルを表すことができるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を用いることができる。最小色温度レベルは、ＬＥＤ１２に対するＬＥＤ１１の駆動比率を最大限に高めたレベルであり、最大色温度レベルは、ＬＥＤ１１に対するＬＥＤ１２の駆動比率を最大限に高めたレベルである。調色部２３は、例えば、最小色温度レベルにおいて、交流電力ＡＣ１の正電圧の期間を１００％且つ負電圧の期間を０％としてＬＥＤ１１のみを点灯させる。最小色温度レベルから色温度レベルが大きくなるに従って、調色部２３は、交流電力ＡＣ１の正電圧の期間を短く且つ負電圧の期間を長くすることで、ＬＥＤ１１に対するＬＥＤ１２の駆動比率を高めていく。そして、色温度レベルが最大色温度レベルに到達すると、調色部２３は、交流電力ＡＣ１の正電圧の期間を０％且つ負電圧の期間を１００％としてＬＥＤ１２のみを点灯させる。

指令変換部２４によって変換される内部調光信号ＰＷＭ３は、最小照度レベル（例えば、１００ｌｘ）から最大照度レベル（例えば、６００ｌｘ）までの間の照度レベルを表す信号である。内部調光信号ＰＷＭ３として、例えば、デューティ比により最小照度レベルから最大照度レベルまでの間の照度レベルを表すことができるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を用いることができる。最小照度レベルは、調光電源２１から直流発光負荷１０に供給する電力量を最小にしたレベルであり、最大照度レベルは、調光電源２１から直流発光負荷１０に供給する電力量を最大にしたレベルである。調光電源２１は、例えば、最小照度レベルにおいて、最小デューティ比５％の直流電圧パルス（直流電力ＤＣ１）を出力させ、直流発光負荷１０に供給する電力量を最小に制御する。最小照度レベルから照度レベルが大きくなるに従って、調光電源２１は、直流電圧パルス（直流電力ＤＣ１）のデューティ比を大きくし、直流発光負荷１０に供給する電力量を大きくしていく。そして、照度レベルが最大照度レベルに到達すると、調光電源２１は、最大デューティ比１００％の直流電圧パルス（直流電力ＤＣ１）を出力させ、直流発光負荷１０に供給する電力量を最大に制御する。

指令変換部２４は、図２（ａ）に示すように、外部調光信号ＰＷＭ１が最小レベルから予め設定された閾レベル（例えば、５０％）までの間は、内部調色信号ＰＷＭ２を最小色温度レベルに固定する。そして、指令変換部２４は、閾レベルから最大レベルの外部調光信号ＰＷＭ１を、最小色温度レベルから最大色温度レベルの内部調色信号ＰＷＭ２の変換することで、直流発光負荷１０から放射される光の色温度を制御する。なお、図２（ａ）には、内部調色信号ＰＷＭ２を外部調光信号ＰＷＭ１に直線的に比例させて変換する例が示されているが、内部調色信号ＰＷＭ２を外部調光信号ＰＷＭ１に曲線的に相関させて変換しても良く、段階的に変換するようにしても良い。

また、指令変換部２４は、図２（ｂ）に示すように、外部調光信号ＰＷＭ１が最大レベルから閾レベルまでの間は、内部調光信号ＰＷＭ３を最大照度レベルに固定する。そして、指令変換部２４は、閾レベルから最小レベルの外部調光信号ＰＷＭ１を、最大照度レベルから最小照度レベルの内部調光信号ＰＷＭ３の変換することで、直流発光負荷１０から放射される光の照度を制御する。なお、図２（ｂ）には、内部調光信号ＰＷＭ３を外部調光信号ＰＷＭ１に直線的に比例させて変換する例が示されているが、内部調色信号ＰＷＭ２を外部調光信号ＰＷＭ１に曲線的に相関させて変換しても良く、段階的に変換するようにしても良い。

図３には、直流発光負荷１０から放射される光の色温度（Ｋ）及び照度（ｌｘ）の外部調光信号ＰＷＭ１のレベルに応じた変化が示されている。外部調光信号ＰＷＭ１が最大レベルから閾レベルまでの間は、内部調光信号ＰＷＭ３が最大照度レベルに固定され、外部調光信号ＰＷＭ１のレベル変化に応じて内部調色信号ＰＷＭ２が最大色温度レベルから最小色温度レベルに変換される。従って、直流発光負荷１０から放射される光の照度（ｌｘ）が最大の状態で、色温度（Ｋ）のみが変化する。一方、外部調光信号ＰＷＭ１が閾レベルから最小レベルまでの間は、内部調色信号ＰＷＭ２が最小色温度レベルに固定され、外部調光信号ＰＷＭ１のレベルに応じて内部調光信号ＰＷＭ３が最大照度レベルから最小照度レベルに変換される。従って、直流発光負荷１０から放射される色温度（Ｋ）が最小の状態で、光の照度（ｌｘ）のみが変化する。

図４には、第１及び第２端子Ｔ１、Ｔ２を入れ替えて直流発光負荷１０と駆動装置２０を接続した場合の、直流発光負荷１０から放射される光の色温度（Ｋ）及び照度（ｌｘ）の外部調光信号ＰＷＭ１のレベル変化に応じた変化が示されている。第１及び第２端子Ｔ１、Ｔ２を入れ替えて直流発光負荷１０を接続すると、ＬＥＤ１１の点灯とＬＥＤ１２の点灯が入れ替わるため、外部調光信号ＰＷＭ１が最大レベルから閾レベルまでの間は、外部調光信号ＰＷＭ１のレベル変化に応じて内部調色信号ＰＷＭ２が最小色温度レベルから最大色温度レベルに変換され、外部調光信号ＰＷＭ１が閾レベルから最小レベルまでの間は、内部調色信号ＰＷＭ２が最大色温度レベルに固定されることになる。従って、外部調光信号ＰＷＭ１が最大レベルから閾レベルまでの間は、直流発光負荷１０から放射される光の照度（ｌｘ）が最大の状態で、色温度（Ｋ）のみが変化し、外部調光信号ＰＷＭ１が閾レベルから最小レベルまでの間は、直流発光負荷１０から放射される色温度（Ｋ）が最大の状態で、光の照度（ｌｘ）のみが変化する。

なお、本実施の形態では、調色ユニット２２に指令変換部２４を設けるように構成したが、指令変換部２４は、調色ユニット２２外に設けても良い。また、指令変換部２４の機能を分割し、外部調光信号ＰＷＭ１を内部調色信号ＰＷＭ２に変換する調色指令変換部を調色ユニット２２に、外部調光信号ＰＷＭ１を内部調光信号ＰＷＭ３に変換する調光指令変換部を調光電源２１にそれぞれ設けるようにしても良い。

また、本実施の形態では、直流発光負荷１０においてＬＥＤ１１とＬＥＤ１２とを第１端子Ｔ１と第２端子Ｔ２との間に逆並列に接続させ、交流電力ＡＣ１によってＬＥＤ１１とＬＥＤ１２とを交互に点灯させるように構成したが、駆動装置２０にＬＥＤ１１とＬＥＤ１２とを個別に接続する端子を設け、調色部２３からＬＥＤ１１とＬＥＤ１２とを駆動する駆動信号をそれぞれ出力するようにしても良い。

以上説明したように、第１の実施の形態は、外部から入力される外部調光信号ＰＷＭ１に基づいて直流発光負荷１０に供給する電力量を制御することで、直流発光負荷１０から放射される光を調光する駆動装置２０であって、外部調光信号ＰＷＭ１を内部調色信号ＰＷＭ２と内部調光信号ＰＷＭ３とに変換する指令変換部２４と、内部調色信号ＰＷＭ２に基づいて直流発光負荷１０から放射される光の色温度を制御する調色部２３と、内部調光信号ＰＷＭ３に基づいて直流発光負荷１０から放射される光の照度を制御する調光電源２１とを具備し、指令変換部２４は、外部調光信号ＰＷＭ１が最大レベルから予め設定された閾レベルまでの間は、内部調光信号ＰＷＭ３を最大照度レベルに固定させ、外部調光信号ＰＷＭ１のレベル変化に応じて内部調色信号ＰＷＭ２の色温度レベルを変化させる。
この構成により、外部から入力される外部調光信号ＰＷＭ１によって、直流発光負荷１０から放射される光の照度（ｌｘ）が最大の状態で、色温度（Ｋ）のみを変化させることができ、外部調光信号ＰＷＭ１を用いて照度と発光色とを独立して変化させることができる。

さらに、第１の実施の形態において、指令変換部２４は、外部調光信号ＰＷＭ１が閾レベルから最小レベルまでの間は、内部調色信号ＰＷＭ２を最小色温度レベルもしくは最大色温度レベルに固定させ、外部調光信号ＰＷＭ１のレベル変化に応じて内部調光信号ＰＷＭ３の照度レベルを変化させる。
この構成により、外部から入力される外部調光信号ＰＷＭ１によって、直流発光負荷１０から放射される光の色温度（Ｋ）が最小もしくは最大の状態で、照度（ｌｘ）のみを変化させることができ、外部調光信号ＰＷＭ１を用いて照度と発光色とを独立して変化させることができる。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態の照明装置１ａは、図５を参照すると、駆動装置２０ａの調色ユニット２２ａの指令変換部２４ａは、調光器３０ａから外部調光信号ＰＷＭ１と共に切換信号ＳＷを受け付けるように構成されている。

指令変換部２４ａは、切換信号ＳＷが入力されると、外部調光信号ＰＷＭ１が最大レベルから閾レベルまでの間で、内部調光信号ＰＷＭ３を最大照度レベルに固定する期間であっても、図６（ａ）に点線で示すように、内部調色信号ＰＷＭ２の色温度レベルを固定させた状態で、図６（ｂ）に点線で示すように、外部調光信号ＰＷＭ１のレベル変化に応じて内部調光信号ＰＷＭ３の照度レベルを変化させる。

また、指令変換部２４ａは、切換信号ＳＷが入力されると、外部調光信号ＰＷＭ１が閾レベルから最小レベルまでの間で、内部調色信号ＰＷＭ２を最小色温度レベルに固定する期間であっても、図７（ｂ）に点線で示すように、内部調光信号ＰＷＭ３の照度レベルを固定させた状態で、図７（ａ）に点線で示すように、外部調光信号ＰＷＭ１のレベル変化に応じて内部調色信号ＰＷＭ２の色温度レベルを変化させる。

従って、外部調光信号ＰＷＭ１が最大レベルから閾レベルまでの間であっても、外部調光信号ＰＷＭ１のレベル変化に応じて内部調光信号ＰＷＭ３の照度レベルを変更することができるため、図８に点線Ａで示すように、直流発光負荷１０から放射される光の色温度（Ｋ）を所定の色温度レベルで固定した状態で、照度（ｌｘ）のみを変化させることができる。また、外部調光信号ＰＷＭ１が閾レベルから最小レベルまでの間であっても、外部調光信号ＰＷＭ１のレベル変化に応じて内部調色信号ＰＷＭ２の色温度レベルを変更することができるため、図８に点線Ｂで示すように、直流発光負荷１０から放射される光の照度（ｌｘ）を所定の照度レベルで固定した状態で、色温度（Ｋ）のみを変化させることができる。

以上説明したように、第２実施の形態において、指令変換部２４ａは、外部から切換信号が入力されると、外部調光信号ＰＷＭ１が最大レベルから閾レベルまでの間であっても、内部調色信号ＰＷＭ２の色温度レベルを固定させた状態で、外部調光信号ＰＷＭ１のレベル変化に応じて内部調光信号ＰＷＭ３の照度レベルを変化させると共に、外部調光信号ＰＷＭ１が閾レベルから最小レベルまでの間であっても、内部調光信号ＰＷＭ３の照度レベルを固定させた状態で、外部調光信号ＰＷＭ１のレベル変化に応じて内部調色信号ＰＷＭ２の色温度レベルを変化させる。
この構成により、直流発光負荷１０から放射される光の色温度（Ｋ）を所定の色温度レベルで固定した状態で、照度（ｌｘ）のみを変化させることができると共に、直流発光負荷１０から放射される光の照度（ｌｘ）を所定の照度レベルで固定した状態で、色温度（Ｋ）のみを変化させることができ、色温度（Ｋ）と照度（ｌｘ）とのバランス任意に設定することができる。

なお、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。なお、各図において、同一構成要素には同一符号を付している。

１、１ａ照明装置
１０直流発光負荷
１１、１２ＬＥＤ
２０、２０ａ駆動装置
２１調光電源
２２、２２ａ調色ユニット
２３調色部
２４、２４ａ指令変換部
３０、３０ａ調光器
ＰＷＭ１外部調光信号
ＰＷＭ２内部調色信号
ＰＷＭ３内部調光信号
ＳＷ切換信号
Ｔ１第１端子
Ｔ２第２端子

Claims

外部から入力される外部調光信号に基づいて直流発光負荷に供給する電力量を制御することで、前記直流発光負荷から放射される光を調光する駆動装置であって、
前記外部調光信号を内部調色信号と内部調光信号とに変換する指令変換部と、
前記内部調色信号に基づいて前記直流発光負荷から放射される光の色温度を制御する調色部と、
前記内部調光信号に基づいて前記直流発光負荷から放射される光の照度を制御する調光電源とを具備し、
前記指令変換部は、前記外部調光信号が最大レベルから予め設定された閾レベルまでの間は、前記内部調光信号を最大照度レベルに固定させ、前記外部調光信号のレベル変化に応じて前記内部調色信号の色温度レベルを変化させることを特徴とする直流発光負荷の駆動装置。
前記指令変換部は、前記外部調光信号が前記閾レベルから最小レベルまでの間は、前記内部調色信号を最小色温度レベルもしくは最大色温度レベルに固定させ、前記外部調光信号のレベル変化に応じて前記内部調光信号の照度レベルを変化させることを特徴とする請求項１に記載される直流発光負荷の駆動装置。
前記指令変換部は、外部から切換信号が入力されると、前記外部調光信号が最大レベルから予め設定された閾レベルまでの間であっても、前記内部調色信号の色温度レベルを固定させた状態で、前記外部調光信号のレベル変化に応じて前記内部調光信号の照度レベルを変化させると共に、前記外部調光信号が前記閾レベルから最小レベルまでの間であっても、前記内部調光信号の照度レベルを固定させた状態で、前記外部調光信号のレベル変化に応じて前記内部調色信号の色温度レベルを変化させることを特徴とする請求項２に記載される直流発光負荷の駆動装置。
請求項１乃至請求項３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。