JP2017134956A - 発光負荷の駆動装置及び発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光負荷から放射される光のちらつきを抑制し、且つ、発光負荷から放射される光の色を高精度に制御できる駆動装置及び発光装置を提供する。【解決手段】発光負荷の駆動装置は、互いに並列接続されるとともに互いに発光色が異なる第１の発光デバイスと第２の発光デバイスとを有する発光負荷と、前記発光負荷から放射される光を所望の明るさに維持するために前記発光負荷に定電流を供給する定電流電源と、前記発光負荷から放射される光の色を指示するために調色指令信号を出力する調色器と、に接続され、前記定電流に対応する負荷電流を検出する負荷電流検出部と、前記調色指令信号と前記負荷電流とに基づき少なくとも前記第1の発光デバイスに流れる第1の負荷電流を制御する電流制御部と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、並列接続された、複数の、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）を駆動する発光負荷の駆動装置及びそれを備える発光装置に関する。

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。

特許文献１は、並列接続された複数のＬＥＤアレイを発光負荷として備える従来の照明装置を開示する。従来の照明装置は、互いに並列接続されるとともに互いに発光色が異なる複数のＬＥＤアレイを有する発光負荷と、各ＬＥＤアレイに直列に接続される複数のスイッチ素子を有するとともに複数のスイッチ素子をオンオフする調色部と、発光負荷に直流電流を供給する定電流電源とを備える。従来の照明装置は、各ＬＥＤアレイの動作期間を制御することで発光負荷から放射される光の色及び光量を調整することができる。

特開２０１５−１７０５３３号公報

従来の照明装置において、各ＬＥＤアレイは、スイッチ素子のオンオフに同期して点滅を繰り返す。そのため、従来の照明装置は、発光負荷から放射される光のちらつきを生じてしまうという問題があった。また、照明装置の用途によっては、発光負荷から放射される光の色を高精度に制御することが要求される。

本発明は、発光負荷から放射される光のちらつきを抑制し、且つ、発光負荷から放射される光の色を高精度に制御できる駆動装置及び発光装置を提供する。

本発明によれば、発光負荷の駆動装置は、互いに並列接続されるとともに互いに発光色が異なる第１の発光デバイスと第２の発光デバイスとを有する発光負荷と、前記発光負荷から放射される光を所望の明るさに維持するために前記発光負荷に定電流を供給する定電流電源と、前記発光負荷から放射される光の色を指示するために調色指令信号を出力する調色器と、に接続され、前記定電流に対応する負荷電流を検出する負荷電流検出部と、前記調色指令信号と前記負荷電流とに基づき少なくとも前記第１の発光デバイスに流れる第１の負荷電流を制御する電流制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、発光負荷から放射される光のちらつきを抑制し、且つ、発光負荷から放射される光の色を高精度に制御できる駆動装置及び発光装置を提供できる。

本発明の第１の実施例に係る発光負荷の駆動装置及び発光装置の構成を示す回路図である。 本発明の第２の実施例に係る発光負荷の駆動装置及び発光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。

図１は、本発明の第１の実施例に係る発光負荷の駆動装置及び発光装置の構成を示す回路図である。本実施例に係る発光装置は、駆動装置１ａと発光負荷２と定電流電源３と調色器４とを備える。本実施例に係る駆動装置１ａは、発光負荷２と定電流電源３と調色器４とに接続され、負荷電流検出部５と電流制御部６ａとを備える。本実施例に係る電流制御部６ａは、駆動電源Ｖｄｄと、第１〜３の抵抗Ｒ１〜３と、第１〜３のトランジスタＱ１〜３と、第１〜３のアンプＩＣ１〜３と、演算部８ａと指令部９とを有する信号処理部７ａと、を備える。

本実施例に係る発光負荷２は、第１〜３の発光デバイスＬＤ１〜３を備える。第１〜３の発光デバイスＬＤ１〜３は、互いに並列接続されるとともに互いに異なる発光色を有する。また、第１〜３の発光デバイスＬＤ１〜３は、それぞれ１以上のＬＥＤ素子及び有機ＥＬ素子等から選択される発光素子を備える。第１〜３の発光デバイスＬＤ１〜３の一端は、互いに接続されるとともに定電流電源３の一端に接続される。第１〜３の発光デバイスＬＤ１〜３の他端は、駆動装置１ａに接続される。

本実施例に係る定電流電源３は、図示されない調光器に接続され、一端と他端とを備える。定電流電源３の他端は、駆動装置１ａに接続される。定電流電源３は、発光負荷２から放射される光を所望の明るさに維持するために定電流Ｉｃを生成し、一端から出力する。定電流電源３は、調光器から出力される調光指令信号に基づき定電流値を制御し、発光負荷２を調光する。

本実施例に係る駆動装置１ａを構成する負荷電流検出部５と電流制御部６ａとは、発光負荷２の他端と定電流電源３の他端との間に接続される。本実施例に係る負荷電流検出部５は定電流Ｉｃの経路に直列接続される抵抗であり、定電流Ｉｃに対応する負荷電流を検出する。定電流Ｉｃは、第１〜３の発光デバイスＬＤ１〜３に流れる第１〜３の負荷電流Ｉ１〜３の総和に等しい。また、負荷電流検出部５の両端は、電流制御部６ａに接続される。電流制御部６ａは、調色器４にも接続され、調色器４から出力されるパルス状の調色指令信号と負荷電流とに基づき第１〜３の負荷電流Ｉ１〜３を制御する。

信号処理部７ａは、少なくとも演算部８ａ及び指令部９を含む、例えばマイクロコントロールユニット（マイコン）であり、駆動電源Ｖｄｄが供給されることにより動作する。演算部８ａは、調色器４と負荷電流検出部５と指令部９とに接続され、調色指令信号と負荷電流とに基づき第１〜３の負荷電流Ｉ１〜３の比率を演算し、演算結果を指令部９に出力する。指令部９は、演算結果に基づき第１〜３の負荷電流Ｉ１〜３を制御するための指令信号を生成し、第１〜３のアンプＩＣ１〜３に出力する。

第１〜３のアンプＩＣ１〜３の一方の入力端子は、それぞれ指令部９に接続される。第１〜３のアンプＩＣ１〜３の他方の入力端子は、それぞれ第１〜３の抵抗Ｒ１〜３の一端に接続される。第１〜３のアンプＩＣ１〜３の出力端子は、それぞれ第１〜３のトランジスタＱ１〜３の制御端子に接続される。第１〜３の抵抗Ｒ１〜３の一端は、それぞれ第１〜３のトランジスタＱ１〜３の低圧端子に接続される。第１〜３の抵抗Ｒ１〜３の他端は、負荷電流検出部５を介して定電流電源３の他端に接続される。第１〜３のトランジスタＱ１〜３の高圧端子は、それぞれ第１〜３の発光デバイスＬＤ１〜３の他端に接続される。

定電流Ｉｃが定電流電源３から発光負荷２に供給されると、第１〜３の負荷電流Ｉ１〜３がそれぞれ第１〜３の発光デバイスＬＤ１〜３に流れる。第１〜３の負荷電流Ｉ１〜３は、それぞれ第１〜３のトランジスタＱ１〜３及び第１〜３の抵抗Ｒ１〜３を流れた後、負荷電流検出部５を流れ、定電流電源３の他端に流れ込む。演算部８ａは、負荷電流検出部５に生じる両端電圧に基づき負荷電流の大きさを検出する。また、演算部８ａは、調色指令信号に基づき、調色器４が指示する色の光を発光負荷２から放射させるための電流比率（Ｉ１：Ｉ２：Ｉ３）を求める。演算部８ａは、調色指令信号のレベルに応じた電流比率を、例えば、あらかじめテーブルとして図示されないメモリに格納しておくことができる。そして、演算部８ａは、負荷電流とテーブルより得られた電流比率とに基づき、第１〜３のアンプＩＣ１〜３のそれぞれに出力するべき目標値を演算により求め、目標値を指令部９に出力する。

指令部９は、演算部８ａにより求められた目標値をそれぞれ指令電圧に変換し、第１〜３のアンプＩＣ１〜３のそれぞれに出力する。第１〜３のアンプＩＣ１〜３は、それぞれ、指令電圧と第１〜３の負荷電流Ｉ１〜３に基づく電圧とを等しくするように制御信号を生成し、第１〜３のトランジスタＱ１〜３のそれぞれに出力する。制御信号により、各トランジスタＱ１〜３の高圧端子・低圧端子間の抵抗値は、連続的に制御される。

上記の構成により、各負荷電流Ｉ１〜３は、各発光デバイスＬＤ１〜３を連続的に流れるとともに制御される。したがって、発光負荷２から放射される光のちらつきは抑制される。また、各トランジスタＱ１〜３の制御信号は、定電流Ｉｃに対応する負荷電流に基づく相対値として求められる。そのため、駆動装置１ａは、駆動電源Ｖｄｄに基づく基準電圧と各負荷電流Ｉ１〜３との比較により得られる絶対値を求める場合に比べ、駆動電源Ｖｄｄの電圧変動による影響を受けにくく、発光負荷から放射される光の色を高精度に制御できる。

なお、調光と調色とが独立する場合、演算部８ａにより求められる目標値のうち１つは、各発光デバイスＬＤ１〜３に流そうとする電流の総和が定電流Ｉｃよりも大きくなるように設定されることが好ましい。各発光デバイスＬＤ１〜３のうち１つが常時点灯させる場合、駆動装置１ａは、各電流Ｉ１〜３のうち１つを制御しないように構成されても良い。

図２は、本発明の第２の実施例に係る発光負荷の駆動装置及び発光装置の構成を示す回路図である。本実施例に係る駆動装置１ｂは、負荷電流検出部の構成と電流制御部６ｂの構成に関して、上述される駆動装置１ａと異なる。

本実施例に係る負荷電流検出部は、第１〜３の抵抗Ｒ１〜３と演算部８ｂとにより構成される。すなわち、負荷電流検出部は、各抵抗Ｒ１〜３の両端電圧に基づく各電流Ｉ１〜３を演算部８ｂで加算することで、定電流Ｉｃに対応する負荷電流を検出する。また、演算部８ｂは、演算部８ａと同様に、第１〜３のアンプＩＣ１〜３のそれぞれに出力するべき目標値を演算により求め、目標値を指令部９に出力する。

上記の構成により、第１の実施例と同様に、駆動装置１ｂは、発光負荷２から放射される光のちらつきを抑制するとともに発光負荷から放射される光の色を高精度に制御できる。また、第１〜３の抵抗Ｒ１〜３が負荷電流検出部の一部を構成することで、駆動装置１ｂの部品点数を削減することができる。

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、発光負荷を構成する発光デバイスの並列数は、３に限らず任意に設定される。 また、負荷電流検出部は、抵抗素子に限らず、例えばトランジスタのオン抵抗やカレントトランスを用いても良い。また、信号処理部は、無線通信により調光指令信号を受信可能なように構成されても良い。

１ａ、１ｂ 駆動装置
２ 発光負荷
３ 定電流電源
４ 調色器
５ 負荷電流検出部
６ａ、６ｂ 電流制御部
７ａ、７ｂ 信号処理部
８ａ、８ｂ 演算部
９ 指令部
ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３ 発光デバイス
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３ トランジスタ

Claims (6)

1. 互いに並列接続されるとともに互いに発光色が異なる第１の発光デバイスと第２の発光デバイスとを有する発光負荷と、前記発光負荷から放射される光を所望の明るさに維持するために前記発光負荷に定電流を供給する定電流電源と、前記発光負荷から放射される光の色を指示するために調色指令信号を出力する調色器と、に接続され、
   前記定電流に対応する負荷電流を検出する負荷電流検出部と、前記調色指令信号と前記負荷電流とに基づき少なくとも前記第１の発光デバイスに流れる第１の負荷電流を制御する電流制御部と、を備えることを特徴とする発光負荷の駆動装置。
2. 前記電流制御部は、前記調色指令信号に基づき前記第１の負荷電流と前記第２の発光デバイスに流れる第２の負荷電流との比率を演算する演算部を備えることを特徴とする請求項１に記載される発光負荷の駆動装置。
3. 前記電流制御部は、前記演算部の演算結果に基づき少なくとも前記第１の負荷電流を制御するための指令信号を生成する指令部を備えることを特徴とする請求項２に記載される発光負荷の駆動装置。
4. 前記電流制御部は、前記指令信号に基づき連続的に制御されるトランジスタを備えることを特徴とする請求項３に記載される発光負荷の駆動装置。
5. 前記負荷電流検出部は、前記第１の発光デバイスに接続される第１の検出部と、前記第２の発光デバイスに接続される第２の検出部と、を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載される発光負荷の駆動装置。
6. 互いに並列接続されるとともに互いに発光色が異なる第１の発光デバイスと第２の発光デバイスとを有する発光負荷と、
   前記発光負荷から放射される光を所望の明るさに維持するために前記発光負荷に定電流を供給する定電流電源と、
   前記発光負荷から放射される光の色を指示するために調色指令信号を出力する調色器と、
   請求項１乃至５のいずれかに記載される発光負荷の駆動装置と、を備えることを特徴とする発光装置。

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