JP2019125446A - Led drive circuit, led lighting device, led lighting system, and led driving method - Google Patents

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Abstract

To provide an LED drive circuit capable of dimming the output light of an LED element and capable of easily changing the wavelength of the output light of the LED element.SOLUTION: An LED drive circuit that controls the brightness and emission wavelength of output light of an LED element includes an NPN transistor 10 in which a collector terminal C is connected to the cathode side of the LED element and an emitter terminal E is grounded via a current control resistor 20, and a PWM signal generation circuit 30 that generates a PWM signal to be input to a base terminal B of the NPN transistor 10. The PWM signal generation circuit 30 includes a CPU 31 having a pulse signal generation unit that generates a pulse signal whose voltage waveform changes in a rectangular shape and a PWM control unit that controls a duty ratio of the pulse signal, and a voltage increase/decrease circuit 32 and a switching resistor unit 33 as a voltage control unit for controlling the signal strength of the pulse signal.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、LED駆動回路、LED照明装置、LED照明システム及びLED駆動方法に係り、より詳細には、LED素子の出力光の明るさを制御するとともに、LED素子の出力光の色味を制御することができるLED駆動回路、LED照明装置、LED照明システム及びLED駆動方法に関する。   The present invention relates to an LED drive circuit, an LED illumination device, an LED illumination system, and an LED drive method, and more specifically, controls the brightness of output light of the LED element and controls the color of output light of the LED element The present invention relates to an LED driving circuit, an LED lighting device, an LED lighting system, and an LED driving method that can be performed.

近年、LED(light emitting diode:発光ダイオード)素子を光源として使用した種々の照明装置が普及している。さらに、舞台やスタジオで使用される演出用の照明装置のような高輝度の照明光が要求される照明装置においても、光源としてハロゲンランプ等の電球に代わり、LED素子が使用されるようになってきている。LED素子には、ハロゲンランプ等の従来の光源と比較して、消費電力及び発熱量が非常に少ないという利点がある。   In recent years, various lighting devices using LED (light emitting diode) elements as a light source are in widespread use. Furthermore, even in illumination devices that require high-intensity illumination light such as performance illumination devices used in theaters and studios, LED elements are used instead of light bulbs such as halogen lamps as light sources It is coming. LED devices have the advantage of consuming very little power and generating heat compared to conventional light sources such as halogen lamps.

また、特許文献1には、照射光の色が変化しないように、LED素子をPWM(Pulse Width Modulation:パルス幅変調)制御により調光する照明装置が記載されている。   Further, Patent Document 1 describes a lighting device that dims LED elements by PWM (Pulse Width Modulation) control so that the color of the irradiation light does not change.

特開2015−144080号公報JP, 2015-144080, A

ところで、従来のハロゲンランプ等の電球はブロードな発光波長スペクトルを有するため、かかる光源を使用した演出用の照明装置では、色フィルタを使用して所望の色を得ていた。
これに対し、LED素子は、輝線スペクトルの発光波長スペクトルを有するため、例えば、三原色にそれぞれ対応する3種類のLED素子の発光強度のバランスを調整することによって、所望の色を得ている。具体的には、LED素子の出力する三原色にそれぞれ相当する色度図上の3点を結ぶ三角形で囲まれた範囲内の色を、混合色として得ることができる。
By the way, since a conventional light bulb such as a halogen lamp has a broad emission wavelength spectrum, in a lighting device for effect using such a light source, a color filter is used to obtain a desired color.
On the other hand, since the LED element has the emission wavelength spectrum of the bright line spectrum, for example, the desired color is obtained by adjusting the balance of the emission intensities of the three types of LED elements respectively corresponding to the three primary colors. Specifically, a color within a range surrounded by triangles connecting three points on the chromaticity diagram respectively corresponding to the three primary colors outputted by the LED element can be obtained as a mixed color.

しかし、3種類のLED素子を使用した照明装置では、色度図上の上記三角形の外側の領域に相当する色を得ることは困難である。例えば、三原色に対応する3種類のLED素子だけで青緑色と黄緑色の両方の色を得ることは困難である。具体的には、青緑色を得るために、出力光のピーク波長が高めの緑色LED素子、即ち、青味がかった緑色を出力する緑色LED素子を使用すれば、青緑色を得ることはできるが、黄緑色を得ることが困難となる。反対に、出力光のピーク波長が低めの緑色LED素子、即ち、黄味がかった緑色を出力する緑色LED素子を使用すれば、黄緑色を得ることはできるが、今度は、青緑色を得ることが困難となる。   However, in a lighting device using three types of LED elements, it is difficult to obtain a color corresponding to the area outside the triangle on the chromaticity diagram. For example, it is difficult to obtain both blue-green and yellow-green colors with only three LED elements corresponding to three primary colors. Specifically, in order to obtain a bluish green color, a bluish green color can be obtained by using a green LED element having a higher peak wavelength of output light, ie, a green color LED element that outputs bluish green color. It becomes difficult to obtain yellowish green. Conversely, yellow green can be obtained by using a green LED element having a lower peak wavelength of output light, that is, a green LED element that outputs yellowish green, but this time to obtain blue green. Is difficult.

一方、舞台等の演出用の照明装置には、青緑色及び黄緑色を含めて広い範囲の色を表現することが要求される。例えば、演出用の照明装置の一種であるホリゾンライトには、舞台背景に、昼間の青空だけでなく、黄味がかった夕暮れや、青味がかった薄暮といった様々な空の色を表現することが要求される。このような空の色は、舞台演出上、重要な効果を有するため、LED素子を光源とするホリゾンライトも、従来のハロゲンランプを光源とするホリゾンライトと同様に、広い範囲の色を表現できることが要求される。   On the other hand, lighting devices for stage effects and the like are required to represent a wide range of colors including bluish green and yellowish green. For example, Horizon Lights, which is a type of lighting equipment for presentation, can be used to represent various sky colors, such as dusk at dusk and dusk twilight, as well as daytime blue sky, in the stage background. Required Such an empty color has an important effect in stage production, so that horizon lights using LED elements as light sources can also represent a wide range of colors, similar to horizon lights using conventional halogen lamps as light sources. Is required.

なお、LED素子の発光色の種類を増加させれば、出力可能な色の範囲を拡大することはできる。例えば、赤色及び青色のLED素子に加えて、青味がかった緑色を出力する緑色LED素子と、黄味がかった緑色を出力する緑色LED素子の合計4種類のLED素子を設ければ、青味がかった緑色を出力する緑色LED素子を点灯して、青緑色を生成し、また、黄味がかった緑色を出力する緑色LED素子を点灯して、黄緑色を生成することができる。
しかし、LED素子の色の種類を増加させることは、照明装置の製造コストの増大を招くため、好ましくない。
In addition, if the kind of luminescent color of a LED element is increased, the range of the color which can be output can be expanded. For example, if a total of four types of LED elements, that is, a green LED element that outputs bluish green and a green LED element that outputs yellowish green are provided in addition to red and blue LED elements, bluish A green LED element that outputs a hazy green color can be turned on to generate a bluish green color, and a green LED element that outputs a yellowish green color can be turned on to generate a yellow-green color.
However, increasing the type of color of the LED element is not preferable because it increases the manufacturing cost of the lighting device.

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、LED素子の出力光を調光することができ、かつ、LED素子の出力光の波長を容易に変更することができるLED駆動回路、LED照明装置、LED照明システム及びLED駆動方法を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and can control the light output from the LED element and can easily change the wavelength of the output light from the LED element, LED lighting An object of the present invention is to provide an apparatus, an LED lighting system and an LED driving method.

本発明に係る発明者は、種々の検討及び実験を重ねた結果、LED素子の駆動電流を変化させると出力光の色が変化することがあるというLED素子の特性に着目した。LED素子のかかる特性は、一般には好ましくないものと考えられているが、本発明者は、敢えてかかる特性を利用することにより本発明を完成させた。   As a result of repeated studies and experiments, the inventor of the present invention has focused on the characteristics of the LED element that the color of the output light may change when the driving current of the LED element is changed. Although such characteristics of the LED element are generally considered to be undesirable, the present inventors have completed the present invention by taking advantage of such characteristics.

本発明のLED駆動回路は、LED素子の出力光の明るさ及び発光波長を制御するLED駆動回路であって、前記LED素子のカソード側に第1端子が接続され、第2端子が電流制御抵抗を介して接地されたバイポーラトランジスタと、前記バイポーラトランジスタの制御端子に入力するPWM信号を生成するPWM信号生成回路と、を備え、前記PWM信号生成回路は、電圧波形が矩形状に変化するパルス信号を生成するパルス信号生成部と、前記パルス信号のデューティー比を制御するPWM制御部と、前記パルス信号の信号強度を制御する電圧制御部と、を有することを特徴としている。   The LED drive circuit of the present invention is an LED drive circuit that controls the brightness and emission wavelength of the output light of the LED element, and the first terminal is connected to the cathode side of the LED element, and the second terminal is a current control resistor. And a PWM signal generation circuit for generating a PWM signal input to a control terminal of the bipolar transistor, the PWM signal generation circuit comprising: a pulse signal whose voltage waveform changes in a rectangular shape And a PWM control unit for controlling the duty ratio of the pulse signal, and a voltage control unit for controlling the signal intensity of the pulse signal.

本発明のLED駆動回路によれば、PWM制御により、LED素子の出力光を調光することができるとともに、パルス信号の信号強度を制御して、LED素子の駆動電流を制御することにより、LED素子の出力光の波長を容易に変更することができる。   According to the LED drive circuit of the present invention, the output light of the LED element can be dimmed by PWM control, and the signal strength of the pulse signal is controlled to control the drive current of the LED element. The wavelength of the output light of the element can be easily changed.

また、本発明のLED照明装置は、互いに異なる波長の光を出力する少なくとも3種類のLED素子と、前記少なくとも3種類のLED素子のうちの少なくとも1種類を駆動する本発明のLED駆動回路とを備えたことを特徴としている。   Further, the LED lighting device of the present invention comprises at least three types of LED elements outputting light of different wavelengths, and the LED driving circuit of the present invention driving at least one type of the at least three types of LED elements. It is characterized by being equipped.

本発明のLED照明装置によれば、本発明のLED駆動回路により、少なくとも1種類のLED素子の発光波長を変更することができるため、LED照明装置の出力する混合光の色の範囲を拡大することができる。   According to the LED lighting device of the present invention, since the light emission wavelength of at least one type of LED element can be changed by the LED driving circuit of the present invention, the color range of mixed light output from the LED lighting device is expanded. be able to.

また、本発明のLED照明システムは、本発明のLED照明装置と、前記LED照明装置に、前記LED素子の出力光の明るさを制御する調光信号と、前記LED素子の出力光の発光波長を制御する調色信号とを入力する操作部を備え、前記LED駆動回路の前記PWM制御部は、前記調光信号に応じて、前記パルス信号のデューティー比を制御し、前記LED駆動回路の前記電圧制御部は、前記調色信号に応じて、前記パルス信号の信号強度を制御することを特徴としている。   In the LED lighting system of the present invention, the LED lighting device of the present invention, the light control signal for controlling the brightness of the output light of the LED element, and the emission wavelength of the output light of the LED element The PWM control unit of the LED drive circuit controls the duty ratio of the pulse signal according to the dimming signal, and the PWM control unit of the LED drive circuit The voltage control unit controls the signal strength of the pulse signal in accordance with the color adjustment signal.

本発明のLED照明システムによれば、操作部より調光信号と調色信号をLED照明装置に入力することにより、LED素子の出力光を容易に調光し、かつ、LED素子の出力光の波長を容易に変更することができる   According to the LED lighting system of the present invention, by inputting the light control signal and the color adjustment signal from the operation unit to the LED lighting device, the output light of the LED element is easily dimmed, and the output light of the LED element is The wavelength can be easily changed

また、本発明のLED駆動方法によれば、コレクタ端子がLED素子のカソード側に接続され、エミッタ端子が電流制御抵抗を介して接地されたNPN型トランジスタのベース端子にPWM信号を入力することによって前記LED素子を駆動するLED駆動方法であって、パルス信号を生成し、前記パルス信号のデューティー比を制御することにより、前記LED素子の明るさを制御し、前記パルス信号の信号電圧を制御することにより、前記LED素子の発光波長を制御することを特徴としている。   Further, according to the LED driving method of the present invention, the PWM signal is input to the base terminal of the NPN transistor whose collector terminal is connected to the cathode side of the LED element and whose emitter terminal is grounded via the current control resistor. In the LED driving method for driving the LED element, a pulse signal is generated, and a duty ratio of the pulse signal is controlled to control brightness of the LED element and control a signal voltage of the pulse signal. Thus, the emission wavelength of the LED element is controlled.

本発明のLED駆動方法によれば、PWM制御により、LED素子の出力光を容易に調光することができるとともに、パルス信号の信号電圧を制御することにより、LED素子の発光波長を容易に変更することができる。   According to the LED driving method of the present invention, the output light of the LED element can be easily dimmed by PWM control, and the light emission wavelength of the LED element can be easily changed by controlling the signal voltage of the pulse signal. can do.

本発明のLED駆動回路、LED照明装置、LED照明システム及びLED駆動方法によれば、LED素子の出力光を容易に調光し、かつ、LED素子の出力光の波長を容易に変更することができる。   According to the LED driving circuit, the LED lighting device, the LED lighting system, and the LED driving method of the present invention, it is possible to easily dim the output light of the LED element and to easily change the wavelength of the output light of the LED element it can.

本発明の第1実施形態に係るLED照明システムのブロック図である。It is a block diagram of the LED lighting system concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係るLED駆動回路の回路図である。It is a circuit diagram of the LED drive circuit concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係るLED照明装置及びLED照明システムの出力光の色範囲を説明する色度座標である。It is a chromaticity coordinate explaining the color range of the output light of the LED lighting apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention, and an LED lighting system. 本発明の第1実施形態に係るLED駆動回路のタイムチャートである。It is a time chart of the LED drive circuit concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態に係るLED駆動回路の回路図である。It is a circuit diagram of the LED drive circuit concerning a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態に係るLED駆動回路のタイムチャートである。It is a time chart of the LED drive circuit concerning a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第3実施形態に係るLED照明システムのブロック図である。It is a block diagram of the LED lighting system which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係るLED駆動回路の回路図である。It is a circuit diagram of the LED drive circuit concerning a 3rd embodiment of the present invention.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
(第1実施形態)
図1に、本発明の第1実施形態に係るLED照明システムのブロック図を示す。同図に示すように、LED照明システムは、LED素子を駆動するLED駆動回路1を備えたLED照明装置2と、操作部(コンソール)3とから構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First Embodiment
FIG. 1 shows a block diagram of an LED lighting system according to a first embodiment of the present invention. As shown in the figure, the LED lighting system is configured of an LED lighting device 2 including an LED drive circuit 1 for driving LED elements, and an operation unit (console) 3.

本実施形態のLED照明装置2は、例えば、ホリゾンライトを構成し、赤、緑、青の三原色をそれぞれ出力する3種類のLED素子を備えている。赤色LED素子は、例えば570〜690nmの波長範囲内にピーク波長を有し、緑色LED素子は、例えば460〜620nmの波長範囲内にピーク波長を有し、青色LED素子は、例えば420〜530nmの波長範囲内にピーク波長を有する。ここで、LED素子のピーク波長とは、LED素子の発光スペクトルのうち、発光強度が最大となる波長をいう。
3種類のLED素子は、それぞれ別個のLED駆動回路1で駆動されるが、図1では、3つのLED駆動回路1のうち1のブロックだけを代表して示す。
The LED lighting device 2 according to the present embodiment includes, for example, three types of LED elements that constitute a horizon light and output three primary colors of red, green, and blue. The red LED element has a peak wavelength in the wavelength range of, for example, 570 to 690 nm, the green LED element has a peak wavelength in the wavelength range of, for example, 460 to 620 nm, and the blue LED element has, for example, 420 to 530 nm It has a peak wavelength within the wavelength range. Here, the peak wavelength of the LED element refers to the wavelength at which the emission intensity is maximum among the emission spectrum of the LED element.
Although the three types of LED elements are driven by separate LED drive circuits 1, FIG. 1 shows only one block of the three LED drive circuits 1 as a representative.

また、操作部3には、LED素子の明るさの調整手段と、LED素子の色味の調整手段とが設けられている。これら調整手段は、スライドバー、回転摘まみ、又はトグルスイッチ、その他の機構で構成することができる。   Further, the operation unit 3 is provided with means for adjusting the brightness of the LED element and means for adjusting the color of the LED element. These adjustment means can be configured by a slide bar, a rotary knob, or a toggle switch or other mechanism.

操作部3からは、LED照明装置2の3つのLED駆動回路1に、それぞれ外部信号として、LED素子の出力光の明るさを制御する調光信号と、LED素子の出力光の発光波長を制御する調色信号とが入力される。各LED駆動回路1は、以下に説明するように、LED素子の明るさと色味を制御する。なお、外部信号は、DMX信号であるのがよい。   The operation unit 3 controls the light adjustment signal for controlling the brightness of the output light of the LED element as an external signal to each of the three LED drive circuits 1 of the LED lighting device 2 and the emission wavelength of the output light of the LED element The toning signal to be input is input. Each LED drive circuit 1 controls the brightness and the color of the LED element as described below. The external signal may be a DMX signal.

図2に、LED駆動回路1の回路図を示す。同図に示すLED駆動回路は、NPN型トランジスタ10(TR1)と、電流制御抵抗20(1LIMIT)と、PWM信号生成回路30を備えている。NPN型トランジスタ10は、第1端子としてコレクタ端子CがLED素子D1のカソード側に接続され、第2端子としてエミッタ端子Eが電流制御抵抗20を介して接地されている。また、LED素子D3のアノード側には、直流定電圧(DC+)が印加されている。   FIG. 2 shows a circuit diagram of the LED drive circuit 1. The LED drive circuit shown in the figure includes an NPN transistor 10 (TR1), a current control resistor 20 (1 LIMIT), and a PWM signal generation circuit 30. In the NPN transistor 10, a collector terminal C is connected to the cathode side of the LED element D1 as a first terminal, and an emitter terminal E is grounded via a current control resistor 20 as a second terminal. Further, a DC constant voltage (DC +) is applied to the anode side of the LED element D3.

PWM信号生成回路30は、電圧波形が矩形状に変化するパルス信号を生成するパルス信号生成部とパルス信号のデューティー比を制御するPWM制御部とを兼ねるCPU31と、パルス信号の信号強度(電圧波形における波高)を制御する電圧制御部としての、電圧増減回路32及び切替抵抗部33とから構成されている。   The PWM signal generation circuit 30 combines a pulse signal generation unit that generates a pulse signal whose voltage waveform changes in a rectangular shape and a PWM control unit that controls the duty ratio of the pulse signal; And a switching resistance unit 33 as a voltage control unit for controlling the wave height of

操作部3からCPU31に入力される外部信号としての調光信号に応じて、CPU31はPWM信号のデューティー比を制御する。また、外部信号としての調色信号に応じて、CPU31は切替抵抗部33へ抵抗切り替え信号を出力する。切り替え信号に応じて、切替抵抗部33は、抵抗器(図示せず)を切り替えて、電圧増減回路32に入力されたPWM信号の信号強度を制御する。図1に示す例では、電圧増減回路32に入力されたPWM信号の電圧波形の波高がVA(例えば、VA=1.0V)であるのに対して、電圧増減回路32から出力されたPWM信号の電圧波形の波高がVB(例えば、VB=1.1〜5.0V)に増幅されている。
なお、電圧増減回路32は、入力したPWM信号の信号強度よりも、出力するPWM信号強度を低くすることもできる。
このように、PWM信号生成回路30は、PWM信号のデューティー比を制御するとともに、PWM信号の信号強度を制御する。
The CPU 31 controls the duty ratio of the PWM signal in accordance with the dimming signal as an external signal input from the operation unit 3 to the CPU 31. Further, the CPU 31 outputs a resistance switching signal to the switching resistor unit 33 according to the color adjustment signal as an external signal. In response to the switching signal, the switching resistor unit 33 switches a resistor (not shown) to control the signal strength of the PWM signal input to the voltage increase / decrease circuit 32. In the example shown in FIG. 1, while the wave height of the voltage waveform of the PWM signal input to the voltage increase / decrease circuit 32 is VA (for example, VA = 1.0 V), the PWM signal output from the voltage increase / decrease circuit 32 The wave height of the voltage waveform is amplified to VB (e.g., VB = 1.1 to 5.0 V).
The voltage increase / decrease circuit 32 can also make the output PWM signal strength lower than the signal strength of the input PWM signal.
Thus, the PWM signal generation circuit 30 controls the duty ratio of the PWM signal and controls the signal strength of the PWM signal.

また、所望の色の再現を容易にするため、CPU31に入力されていた外部信号がなくなると、CPU31から記憶信号が切替抵抗部33へ出力され、切替抵抗部33は直前の抵抗を記憶することが好ましい。   In addition, in order to facilitate reproduction of a desired color, when the external signal input to the CPU 31 disappears, a stored signal is output from the CPU 31 to the switching resistance unit 33, and the switching resistance unit 33 stores the immediately preceding resistance. Is preferred.

PWM信号生成回路30で生成されたPWM信号は、電流制限抵抗R1を介してNPN型トランジスタ10のベース端子Bに入力される。したがって、PWM信号生成回路30で生成されたPWM信号の波高VBは、NPN型トランジスタ10のベース電圧VBとなる。   The PWM signal generated by the PWM signal generation circuit 30 is input to the base terminal B of the NPN transistor 10 via the current limiting resistor R1. Therefore, the wave height VB of the PWM signal generated by the PWM signal generation circuit 30 becomes the base voltage VB of the NPN transistor 10.

NPN型トランジスタ10は、PWM制御において、スイッチング素子として機能する。NPN型トランジスタ10は、ベース端子Bに入力されるPWM信号の電圧波形の電圧レベルが、デューティー比に応じて断続的に「高」となっているときにON状態となり、LED駆動電流IFを流す。これにより、デューティー比が低いほど、LED素子は暗くなり、一方、PWM信号のデューティー比が高いほど、LED素子は明るくなる。したがって、PWM信号のデューティー比を制御することにより、LED素子の明るさが制御される。   The NPN transistor 10 functions as a switching element in PWM control. The NPN transistor 10 turns on when the voltage level of the voltage waveform of the PWM signal input to the base terminal B is intermittently “high” according to the duty ratio, and causes the LED drive current IF to flow. . Thus, the lower the duty ratio, the darker the LED element, while the higher the duty ratio of the PWM signal, the brighter the LED element. Therefore, the brightness of the LED element is controlled by controlling the duty ratio of the PWM signal.

ところで、通常のPWM制御であれば、NPN型トランジスタ10は、上記のように単なるスイッチング素子として機能するだけである。
しかし、本実施形態では、NPN型トランジスタ10は、単なるスイッチング素子としてだけではなく、以下に説明するように、PWM信号の信号強度をLED駆動電流IFの大きさに反映させる電流制御素子としても機能する。
By the way, in the case of normal PWM control, the NPN transistor 10 merely functions as a switching element as described above.
However, in the present embodiment, the NPN transistor 10 functions not only as a simple switching element, but also as a current control element that reflects the signal strength of the PWM signal on the magnitude of the LED drive current IF as described below. Do.

一般に、NPN型トランジスタのベースB−エミッタE間電圧は、実質的に一定(例えば、約0.7V)である。このため、ベース電圧VBが上昇すると、エミッタ電圧VEも上昇する。
例えば、ベース電圧VB=1.0Vのときに、エミッタ電圧VE=1−0.7=0.3Vであるのに対し、ベース電圧VB=5.0Vのときは、エミッタ電圧VE=5−0.7=4.3Vとなる。
Generally, the voltage between the base B and the emitter E of the NPN transistor is substantially constant (for example, about 0.7 V). Therefore, when the base voltage VB rises, the emitter voltage VE also rises.
For example, when base voltage VB = 1.0 V, emitter voltage VE = 1-0.7 = 0.3 V, while when base voltage VB = 5.0 V, emitter voltage VE = 5-0. .7 = 4.3V.

そして、エミッタ電圧VEのときのエミッタ電流IEは、エミッタ電圧VEを電流制御抵抗20(1(Ω)LIMIT)で除した値である。さらに、エミッタ電流IEは、コレクタ電流ICであるLED素子の駆動電流IFに実質的に等しくなっている(例えば、コレクタ電流ICは、エミッタ電流IEの95〜99%である)。   The emitter current IE at the emitter voltage VE is a value obtained by dividing the emitter voltage VE by the current control resistor 20 (1 (Ω) LIMIT). Furthermore, the emitter current IE is substantially equal to the drive current IF of the LED element that is the collector current IC (for example, the collector current IC is 95 to 99% of the emitter current IE).

したがって、LED素子の駆動電流IFは、式(1)に示すように、ベース電圧VBである、PWM信号の信号強度VBの関数として表される。
IF(A)≒(VB―0.7(V))÷1(Ω)LIMIT ・・・(1)
そして、式(1)から明らかなように、ベース電圧Bが上昇すると、LED
素子の駆動電流IFも上昇する。
Therefore, the drive current IF of the LED element is expressed as a function of the signal strength VB of the PWM signal, which is the base voltage VB, as shown in equation (1).
IF (A) ≒ (VB−0.7 (V)) ÷ 1 (Ω) LIMIT (1)
And, as apparent from the equation (1), when the base voltage B rises, the LED
The drive current IF of the element also rises.

なお、コレクタ電圧VCをエミッタ電圧VEよりも高く保つため、ベース電圧VBは、VC―0.7≧VBを満たす範囲で制御されるのがよい。コレクタ電圧VCは、LED素子に印加される直流定電圧(DC+)からLED素子の電圧降下分を減じた値である。   In order to keep the collector voltage VC higher than the emitter voltage VE, the base voltage VB should be controlled in a range satisfying VC−0.7 ≧ VB. The collector voltage VC is a value obtained by subtracting the voltage drop of the LED element from the DC constant voltage (DC +) applied to the LED element.

LED素子は、駆動電流IFが小さくなると、発光波長が長くなり、一方、駆動電流IFが大きくなると、発光波長が短くなることがある。このため、上記の式(1)から明らかなように、電圧制御部32で生成されるPWM信号の信号強度VBが低いほど、LED素子の発光波長が長くなり、一方、信号強度VBが高いほど、LED素子の発光波長が短くなる。したがって、パルス信号の信号強度VBを制御することにより、LED素子の発光波長、即ち、色味が制御される。   In the LED element, the light emission wavelength may become longer as the drive current IF becomes smaller, and the light emission wavelength may become shorter as the drive current IF becomes larger. Therefore, as apparent from the above equation (1), the lower the signal intensity VB of the PWM signal generated by the voltage control unit 32, the longer the light emission wavelength of the LED element, and the higher the signal intensity VB. The emission wavelength of the LED element is shortened. Therefore, by controlling the signal intensity VB of the pulse signal, the emission wavelength of the LED element, that is, the tint is controlled.

なお、LED素子の発光強度は、PWM信号のデューティー比とLED駆動電流IFの両方で決まる。このため、LED素子の色味を変更するためにLED駆動電流IFを大きくしたときには、LED素子を所望の明るさに維持するために、PWM信号のデューティー比を小さくするとよい。また、反対に、LED素子の色味を変更するためにLED駆動電流IFを小さくしたときには、LED素子を所望の明るさに維持するために、PWM信号のデューティー比を大きくするとよい。他の実施形態においても同様に、PWM信号のデューティー比とLED駆動電流IFの両方を制御することが好ましい。   The light emission intensity of the LED element is determined by both the duty ratio of the PWM signal and the LED drive current IF. Therefore, when the LED drive current IF is increased in order to change the color of the LED elements, the duty ratio of the PWM signal may be reduced in order to maintain the LED elements at a desired brightness. Also, conversely, when the LED drive current IF is reduced to change the color of the LED element, the duty ratio of the PWM signal may be increased to maintain the LED element at a desired brightness. Similarly, in the other embodiments, it is preferable to control both the duty ratio of the PWM signal and the LED drive current IF.

次に、図3の色度図を参照して、PWM信号の信号強度と、LED照明装置2から出力される混合色との関係を説明する。
まず、色度図のX−Y座標上に、赤色LED素子の出力光の色を点Rで示し、青色LED素子の出力光の色を点Bで示す。
Next, with reference to the chromaticity diagram of FIG. 3, the relationship between the signal strength of the PWM signal and the mixed color output from the LED lighting device 2 will be described.
First, the color of the output light of the red LED element is indicated by a point R, and the color of the output light of the blue LED element is indicated by a point B on the XY coordinates of the chromaticity diagram.

さらに、PWM信号の信号強度が低く、緑色LED素子の発光波長が長くなって、黄味がかった緑色の光を出力したときの緑LED素子の出力光の色を点G1で示す。
このとき、LED照明装置2は、点R、B、G1を頂点とする実線の三角形で囲まれた範囲内の色を混合色として表現することができる。この範囲には、色度図中に破線円ygで示した領域に相当する黄緑色が含まれる。したがって、PWM信号の信号強度が低いときには、黄緑色を表現することができる。
Furthermore, the signal intensity of the PWM signal is low, the emission wavelength of the green LED element is long, and the color of the output light of the green LED element when the yellowish green light is output is indicated by a point G1.
At this time, the LED lighting device 2 can express the color in the range surrounded by the solid triangle with the points R, B, and G1 as the apex as a mixed color. This range includes yellowish green corresponding to a region indicated by a broken line circle yg in the chromaticity diagram. Therefore, when the signal strength of the PWM signal is low, yellowish green can be expressed.

また、PWM信号の信号強度が高く、緑色LED素子の発光波長が短くなって、青味がかった緑色の光を出力したときの緑LED素子の出力光の色を点G2で示す。
このとき、LED照明装置2は、点R、B、G2を頂点とする破線の三角形で囲まれた範囲内の色を混合色として表現することができる。この範囲には、色度図中に破線円gbで示した領域に相当する青緑色が含まれる。したがって、PWM信号の信号強度が低いときには、青緑色を表現することができる。
なお、いずれの場合においても、図3の色度図中に破線円wで示した領域に相当する白色は、三原色の混合色として表現することができる。
The point G2 indicates the color of the output light of the green LED element when the bluish green light is output because the signal strength of the PWM signal is high and the emission wavelength of the green LED element is shortened.
At this time, the LED lighting device 2 can express the color in the range surrounded by the dashed triangle with the points R, B, and G2 as vertices as a mixed color. This range includes a blue-green color corresponding to the area indicated by the broken line circle gb in the chromaticity diagram. Therefore, when the signal strength of the PWM signal is low, bluish green can be expressed.
In any case, white corresponding to a region indicated by a broken circle w in the chromaticity diagram of FIG. 3 can be expressed as a mixed color of three primary colors.

よって、黄緑色を表現する場合には、操作部3から、LED照明装置2の緑色LED素子のLED駆動回路1のCPU31に、外部信号として、PWM信号の信号強度を低くする調色信号を入力するとよい。
これに対し、青緑色を表現する場合には、操作部3から、LED照明装置2の緑色LED素子のLED駆動回路1のCPU31に、外部信号として、PWM信号の信号強度を高くする調色信号を入力するとよい。
このように、本実施形態のLED照明装置2及びLED照明システムは、LED素子の種類を増やすことなく、表現可能な色の範囲を拡大することができる。
Therefore, when expressing yellowish green, a color adjustment signal for reducing the signal strength of the PWM signal is input as an external signal from the operation unit 3 to the CPU 31 of the LED drive circuit 1 of the green LED element of the LED lighting device 2 It is good to do.
On the other hand, when expressing blue-green, the color adjustment signal for increasing the signal intensity of the PWM signal as an external signal from the operation unit 3 to the CPU 31 of the LED drive circuit 1 of the green LED element of the LED lighting device 2 It is good to input
Thus, the LED lighting device 2 and the LED lighting system of the present embodiment can expand the range of expressible colors without increasing the types of LED elements.

次に、図4示すタイムチャートを参照して、緑色LED素子を駆動するLED駆動回路1の動作例を説明する。
タイムチャートの上段は、CPU31より出力されるPWM信号を表し、中段は、CPU31から切替抵抗部33へ出力される抵抗切替信号を表し、下段は、電圧増減回路32から出力されるPWM信号を表す。
Next, with reference to a time chart shown in FIG. 4, an operation example of the LED drive circuit 1 for driving the green LED element will be described.
The upper part of the time chart represents the PWM signal output from the CPU 31, the middle part represents the resistance switching signal output from the CPU 31 to the switching resistor unit 33, and the lower part represents the PWM signal output from the voltage increase / decrease circuit 32. .

上段のタイムチャートに示すように、PWM信号は、デューティー比0%(消灯状態)から開始し、デューティー比を100%(全灯状態)まで徐々に増加し、再び、デューティー比を0%まで徐々に減少している。   As shown in the upper timing chart, the PWM signal starts from a duty ratio of 0% (off state), gradually increases the duty ratio to 100% (full light state), and again gradually increases the duty ratio to 0%. Is decreasing.

t1の時点では、抵抗切替信号がLのままであり、電圧増減回路32から出力され、NPN型トランジスタ10のベース端子Bに入力されるPWM信号の信号強度は低いままである。このとき、緑色LED素子の出力光の色は、黄味がかった緑色であり、図3の色度図上では点G1に相当する。
したがって、開始からt2までの間、緑色LEDは、黄味がかった緑色の出力光で、徐々に明るさを増加している。
At time t1, the resistance switching signal remains L, and the signal strength of the PWM signal output from the voltage increase / decrease circuit 32 and input to the base terminal B of the NPN transistor 10 remains low. At this time, the color of the output light of the green LED element is yellowish green, and corresponds to point G1 on the chromaticity diagram of FIG.
Therefore, from the start to t2, the green LED gradually increases in brightness with yellowish green output light.

次に、t2の時点で、抵抗切替信号がLからHに切り替わる。その結果、電圧増減回路32から出力されるPWM信号の信号強度が高くなる。このとき、緑色LED素子の出力光の色は、青味がかった緑色に変化し、図3の色度図上では、点G1から点G2に変化する。   Next, at time t2, the resistance switching signal switches from L to H. As a result, the signal strength of the PWM signal output from the voltage adjusting circuit 32 is increased. At this time, the color of the output light of the green LED element changes to bluish green, and changes from point G1 to point G2 on the chromaticity diagram of FIG. 3.

そして、t2からt3まで、緑色LEDは、青味がかった緑色の出力光で、全灯状態まで徐々に明るさを増加している。
さらに、t3以降、緑色LEDは、青味がかった緑色の出力光で、全灯状態から消灯状態まで、t4を経て徐々に明るさを減少させていく。
Then, from t2 to t3, the green LED is a bluish green output light, and the brightness is gradually increased to the full light state.
Further, after t3, the green LED is a bluish green output light, and the brightness gradually decreases from t4 to t2 from the full light state to the off state.

LED照明装置2がホリゾンライトの場合、上記の緑色LED素子の動作を赤色及び青色LED素子と組み合わせることにより、例えば、背景を黄緑色で徐々に明るくし、t2の時点で青緑色に変化させ、t3の時点で全灯状態とし、続いて、青緑色のまま、徐々に暗くして消灯することができる。
また、LED照明システムの操作部3では、例えば、調光操作をしつつ、t2の時点で、調色信号を切り替えることにより、上記の演出を表現することができる。
このように、本実施形態のLED照明装置2及びLED照明システムによれば、三原色に相当する3種類のLED素子だけあっても、広い範囲の色を表現することできる。
When the LED lighting device 2 is a horizon light, for example, the background is gradually brightened in yellowish green and changed to bluish green at time t2 by combining the operation of the green LED element described above with the red and blue LED elements It is possible to turn on all the light at time t3, and then to turn it dark and gradually turn blue and green.
In addition, in the operation unit 3 of the LED illumination system, for example, the above-described effect can be expressed by switching the color adjustment signal at time t2 while performing the light adjustment operation.
As described above, according to the LED lighting device 2 and the LED lighting system of the present embodiment, even if there are only three types of LED elements corresponding to three primary colors, a wide range of colors can be expressed.

(第2実施形態)
図5に、本発明の第2実施形態に係るLED駆動回路の回路図を示す。
なお、本実施形態では、第1実施形態のLED駆動回路と同一の構成部分には、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
また、本実施形態のLED駆動回路を、第1実施形態のLED駆動回路の代わりに組み込むことにより、第1実施形態と同様に、本発明のLED照明装置及びLED照明システムを構成することができる。
Second Embodiment
FIG. 5 shows a circuit diagram of an LED drive circuit according to a second embodiment of the present invention.
In addition, in this embodiment, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as the LED drive circuit of 1st Embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.
Further, by incorporating the LED drive circuit of the present embodiment instead of the LED drive circuit of the first embodiment, the LED lighting device and the LED lighting system of the present invention can be configured as in the first embodiment. .

同図に示すように、第2実施形態のLED駆動回路は、第2の電流制御抵抗22を加え、電流制御抵抗20と第2の電流制御抵抗22との合成抵抗を変化させる調整回路20aを設けている。
調整回路20aにおいて、第2の電流制御抵抗22は、第2のNPN型トランジスタ12(TR2)を介して接地されている。第2のNPN型トランジスタ12は、CPU31からベース端子Bに入力されるパルス電流調整信号によって、ON/OFF状態が制御され、第2のNPN型トランジスタ12を流れるエミッタ電流のスイッチング素子として機能する。
As shown in the figure, the LED drive circuit of the second embodiment adds a second current control resistor 22 and changes the combined resistance of the current control resistor 20 and the second current control resistor 22. It is provided.
In the adjustment circuit 20a, the second current control resistor 22 is grounded via the second NPN transistor 12 (TR2). The ON / OFF state of the second NPN transistor 12 is controlled by the pulse current adjustment signal input from the CPU 31 to the base terminal B, and the second NPN transistor 12 functions as a switching element of the emitter current flowing through the second NPN transistor 12.

第2のNPN型トランジスタ12がOFF状態のときには、エミッタ電流が第1の電流制御抵抗20だけを流れる。これに対し、第2のNPN型トランジスタ12がON状態のときには、エミッタ電流が、第1の電流制御抵抗20と、これに並列に接続された第2の電流制御抵抗22の両方を流れる。この場合、第1の電流制御抵抗20単独よりも、第1及び第2の電流制御抵抗20及び22の合成抵抗が小さくなるため、エミッタ電流が増大する。その結果、LED駆動電流IFも増大して、LED素子の発光波長がより短くなる。   When the second NPN transistor 12 is in the OFF state, the emitter current flows only through the first current control resistor 20. On the other hand, when the second NPN transistor 12 is in the ON state, the emitter current flows through both the first current control resistor 20 and the second current control resistor 22 connected in parallel thereto. In this case, since the combined resistance of the first and second current control resistors 20 and 22 is smaller than that of the first current control resistor 20 alone, the emitter current is increased. As a result, the LED drive current IF also increases, and the emission wavelength of the LED element becomes shorter.

次に、図6に示すタイムチャートを参照して、緑色LED素子を駆動する第2実施形態のLED駆動回路の動作例を説明する。
タイムチャートの上から1段目は、CPU31より出力されるPWM信号を表し、2段目は、CPU31から切替抵抗部33へ出力される抵抗切替信号を表し、3段目は、CPU31から調整回路20aの第2のNPN型トランジスタ12へ出力されるパルス電流調整信号を表し、4段目は、電圧増減回路32から出力されるPWM信号を表し、5段目は、LED駆動電流IFを表す。
Next, with reference to a time chart shown in FIG. 6, an operation example of the LED drive circuit according to the second embodiment for driving the green LED element will be described.
The first stage from the top of the time chart represents the PWM signal output from the CPU 31, the second stage represents the resistance switching signal output from the CPU 31 to the switching resistor unit 33, and the third stage represents the adjustment circuit from the CPU 31 The fourth stage represents the PWM signal output from the voltage increase / decrease circuit 32, and the fifth stage represents the LED drive current IF.

1段目のタイムチャートに示すように、PWM信号は、第1実施形態のタイムチャートと同様に、デューティー比0%(消灯状態)から開始し、デューティー比を100%(全灯状態)まで徐々に増加し、再び、デューティー比を0%まで徐々に減少している。   As shown in the time chart of the first stage, the PWM signal starts from a duty ratio of 0% (off state) and gradually increases to 100% (full light state) as in the time chart of the first embodiment. Again, the duty ratio is gradually reduced to 0%.

開始からt5までは、抵抗切替信号がLのままであり、電圧増減回路32から出力され、NPN型トランジスタ10のベース端子Bに入力されるPWM信号の信号強度は低いままである。このとき、緑色LED素子の出力光の色は、黄味がかった緑色であり、図3の色度図上では点G1に相当する。
したがって、開始からt5までの間、緑色LEDは、黄味がかった緑色の出力光で、徐々に明るさを増加している。
From the start to t5, the resistance switching signal remains L, and the signal strength of the PWM signal output from the voltage increase / decrease circuit 32 and input to the base terminal B of the NPN transistor 10 remains low. At this time, the color of the output light of the green LED element is yellowish green, and corresponds to point G1 on the chromaticity diagram of FIG.
Therefore, from the start to t5, the green LED gradually increases in brightness with yellowish green output light.

次に、t5の時点で、抵抗切替信号がLからHに切り替わる。その結果、電圧増減回路32から出力されるPWM信号の信号強度が高くなり、LED駆動電流IFが増加する。このとき、緑色LED素子の出力光の色は、青味がかった緑色に変化し、図3の色度図上では点G1から点G2に変化する。   Next, at time t5, the resistance switching signal switches from L to H. As a result, the signal strength of the PWM signal output from the voltage increase / decrease circuit 32 is increased, and the LED drive current IF is increased. At this time, the color of the output light of the green LED element changes to bluish green, and changes from point G1 to point G2 on the chromaticity diagram of FIG. 3.

そして、t5からt6まで、緑色LEDは、青味がかった緑色の出力光で、全灯状態まで徐々に明るさを増加している。   Then, from t5 to t6, the green LED is a bluish green output light, and the brightness is gradually increased to the full light state.

次に、t6の時点で、パルス電流調整信号がLからHに切り替わる。その結果、LED駆動電流IFが一段と高くなる。このとき、緑色LED素子の出力光の色は、より青味がかった緑色に変化し、図3の色度図上では、点G2から更に図面左側へ変化する。   Next, at time t6, the pulse current adjustment signal switches from L to H. As a result, the LED drive current IF is further increased. At this time, the color of the output light of the green LED element changes to a more bluish green color, and on the chromaticity diagram of FIG. 3, the point G2 further changes to the left side of the drawing.

さらに、t6以降、緑色LEDは、より青味がかった緑色の出力光で、全灯状態から消灯状態まで徐々に明るさを減少させていく。   Furthermore, after t6, the green LED is a more bluish green output light, and gradually reduces the brightness from the all-light state to the light-off state.

LED照明装置2がホリゾンライトの場合、上記の緑色LED素子の動作を赤色及び青色LED素子と組み合わせることにより、例えば、背景を開始から黄緑色で徐々に明るくし、t2の時点で、青緑色に変化させ、t6で全灯状態とするとともに、より青味がかった青緑色に変化させ、続いて、より青味がかった青緑色のまま、徐々に暗くして消灯することができる。
また、LED照明システムの操作部3では、例えば、調光操作をしつつ、t5の時点で調色信号を切り替え、さらに、t6の時点でパルス電流調整信号を切り替えることにより、上記の演出を表現することができる。
このように、本実施形態のLED照明装置2及びLED照明システムによれば、三原色に相当する3種類のLED素子だけあっても、より広い範囲の色を表現することできる。
When the LED lighting device 2 is a horizon light, for example, the background is gradually brightened yellow green from the start by combining the above operation of the green LED element with the red and blue LED elements, and at time t2, it turns blue green. It is possible to change the state to a full light state at t6 and to change to a bluish bluish green color, and then to gradually darken and turn off the bluish bluish green color.
In addition, in the operation unit 3 of the LED lighting system, for example, while performing a light control operation, the toning signal is switched at time t5, and further, the pulse current adjustment signal is switched at time t6 to express the above effect can do.
As described above, according to the LED lighting device 2 and the LED lighting system of the present embodiment, even if there are only three types of LED elements corresponding to three primary colors, a wider range of colors can be expressed.

(第3実施形態)
図7に、本発明の第3実施形態に係るLED駆動回路の回路図を示す。
なお、本実施形態では、第1実施形態のLED駆動回路と同一の構成部分には、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
また、本実施形態のLED駆動回路を、第1実施形態のLED駆動回路の代わりに組み込むことにより、第1実施形態と同様に、本発明のLED照明装置及びLED照明システムを構成することができる。
Third Embodiment
FIG. 7 shows a circuit diagram of an LED drive circuit according to a third embodiment of the present invention.
In addition, in this embodiment, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as the LED drive circuit of 1st Embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.
Further, by incorporating the LED drive circuit of the present embodiment instead of the LED drive circuit of the first embodiment, the LED lighting device and the LED lighting system of the present invention can be configured as in the first embodiment. .

同図に示すように、本実施形態のLED駆動回路では、トランジスタ素子として、第1実施形態のNPN型トランジスタ10の代わりに、PNP型トランジスタ10a(TR3)を設けている。PNP型トランジスタ10aは、第1端子としてエミッタ端子EがLED素子D1のカソード側に接続され、第2端子としてコレクタ端子Cが電流制御抵抗20を介して接地されている。   As shown in the drawing, in the LED drive circuit of this embodiment, a PNP transistor 10a (TR3) is provided as a transistor element in place of the NPN transistor 10 of the first embodiment. In the PNP transistor 10a, an emitter terminal E is connected to the cathode side of the LED element D1 as a first terminal, and a collector terminal C is grounded via a current control resistor 20 as a second terminal.

PNP型トランジスタ10aは、ベース端子Bに印加されるベース電圧VB1が、エミッタ電圧VEよりも一定値(例えば、約0.7V)以上低い場合に、ON状態となる。このため、本実施形態では、CPU31に入力される外部信号としての調光信号に応じて、CPU31は、PWM信号のパルス波形の高い(H)区間ではなく、低い(L)区間の比率をデューティー比として制御する。   The PNP transistor 10a is turned on when the base voltage VB1 applied to the base terminal B is lower than the emitter voltage VE by a predetermined value (for example, about 0.7 V) or more. Therefore, in the present embodiment, in accordance with the light adjustment signal as the external signal input to the CPU 31, the CPU 31 duty ratio of the low (L) section, not the high (H) section of the pulse waveform of the PWM signal. Control as a ratio.

さらに、電圧増減回路32は、PWM信号のパルス波形の高い区間に対する、低い区間との電位差として、PWM信号の信号強度を制御する。図7に示す例では、電圧増減回路32に入力されたPWM信号の電圧波形の波高がVA(例えば、VA=5.0V)であるのに対して、電圧増減回路32から出力されたPWM信号の電圧波形の波高がVAよりもWだけ小さくなったVB(例えば、VB=0.0〜5.0V)に変えられている。
なお、電圧増減回路32は、入力したPWM信号の信号強度よりも、出力するPWM信号強度を高くすることもできる。
Furthermore, the voltage increase / decrease circuit 32 controls the signal strength of the PWM signal as a potential difference between the high interval of the pulse waveform of the PWM signal and the low interval. In the example shown in FIG. 7, the wave height of the voltage waveform of the PWM signal input to the voltage increase / decrease circuit 32 is VA (for example, VA = 5.0 V), while the PWM signal output from the voltage increase / decrease circuit 32 The wave height of the voltage waveform is changed to VB (for example, VB = 0.0 to 5.0 V) which is smaller than VA by W.
The voltage increase / decrease circuit 32 can also make the output PWM signal strength higher than the signal strength of the input PWM signal.

そして、VBが低くなるほど、ベース端子Bに接続された抵抗R3の両端の電位差(VB1―VB)が大きくなり、ベース電流IB=((VB1―VB)/R3)なり、その結果、((VB1―VB)/R3)×hFE=1(Ω)LIMIT1抵抗20を流れる電流≒LED電流IFが大きくなる。なお、「hFE」は、PNP型トランジスタ10aの電流増幅率を表す。また、反対に、VBが高くなるほど、LED電流IFが小さくなる。したがって、本実施形態においても、パルス信号の信号強度VBを制御することにより、LED素子の発光波長、即ち、色味が制御される。   Then, the lower the VB, the larger the potential difference (VB1-VB) across the resistor R3 connected to the base terminal B, and the base current IB = ((VB1-VB) / R3). As a result, ((VB1) −VB) / R3) × hFE = 1 (Ω) The current flowing through the LIMIT1 resistor 20 ≒ the LED current IF is increased. "HFE" represents the current amplification factor of the PNP transistor 10a. Also, conversely, the higher the VB, the smaller the LED current IF. Therefore, also in the present embodiment, the emission wavelength of the LED element, that is, the tint is controlled by controlling the signal intensity VB of the pulse signal.

次に、図8示すタイムチャートを参照して、本実施形態のLED駆動回路により緑色LED素子を駆動する動作例を説明する。
タイムチャートの上から1段目は、CPU31より出力されるPWM信号を表し、2段目は、CPU31から切替抵抗部33へ出力される抵抗切替信号を表し、3段目は、電圧増減回路32から出力されるPWM信号を表し、4段目は、PNP型トランジスタ10aのベース端子Bを流れるベース電流IBを表し、5段目は、LED駆動電流IFのパルス電流波形を表す。
Next, with reference to a time chart shown in FIG. 8, an operation example of driving a green LED element by the LED drive circuit of the present embodiment will be described.
The first stage from the top of the time chart represents the PWM signal output from the CPU 31, the second stage represents the resistance switching signal output from the CPU 31 to the switching resistor unit 33, and the third stage represents the voltage increase / decrease circuit 32. The fourth stage represents the base current IB flowing through the base terminal B of the PNP transistor 10a, and the fifth stage represents the pulse current waveform of the LED drive current IF.

上段のタイムチャートに示すように、PWM信号は、デューティー比0%(消灯状態)から開始し、デューティー比を100%(全灯状態)まで徐々に増加し、再び、デューティー比を0%まで徐々に減少している。
t7以前の時点では、抵抗切替信号がLのままであり、電圧増減回路32から出力され、PNP型トランジスタ10aのベース端子Bに入力されるPWM信号のVBは低いままであり、緑色LED素子の出力光の色は、黄味がかった緑のままである。
As shown in the upper timing chart, the PWM signal starts from a duty ratio of 0% (off state), gradually increases the duty ratio to 100% (full light state), and again gradually increases the duty ratio to 0%. Is decreasing.
Before t7, the resistance switching signal remains L, and the VB of the PWM signal output from the voltage increase / decrease circuit 32 and input to the base terminal B of the PNP transistor 10a remains low, and the green LED element The color of the output light remains yellowish green.

次に、t7の時点で、抵抗切替信号がLからHに切り替わる。その結果、電圧増減回路32から出力されるPWM信号の信号強度が高くなる。これにより、緑色LED素子の出力光の色は、青味がかった緑色に変化する。
そして、t7からt8まで、緑色LEDは、青味がかった緑色の出力光で、全灯状態まで徐々に明るさを増加している。さらに、t8以降、緑色LEDは、青味がかった緑色の出力光で、全灯状態から消灯状態まで徐々に明るさを減少させていく。
このように、本実施形態においても、第1実施形態と同様に、緑色LED素子の明るさと色味を制御することができる。
Next, at time t7, the resistance switching signal switches from L to H. As a result, the signal strength of the PWM signal output from the voltage adjusting circuit 32 is increased. As a result, the color of the output light of the green LED element changes to bluish green.
Then, from t7 to t8, the green LED is a bluish green output light, and the brightness is gradually increased to the full light state. Furthermore, after t8, the green LED is a bluish green output light, and gradually reduces the brightness from the all-light state to the light-off state.
As described above, also in the present embodiment, the brightness and the color of the green LED element can be controlled as in the first embodiment.

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は種々の変更及び変形を行うことができる。
上述した実施形態では、切替抵抗を切り替えることによって、PWM信号の信号強度を切り替えたが、本発明では、PWM信号の信号強度の切り替え方法はこれに限定されない。また、PWM信号の信号強度は多段階に切り替えてもよいし、連続的に変化させてもよい。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be variously modified and modified.
In the embodiment described above, the signal strength of the PWM signal is switched by switching the switching resistor. However, in the present invention, the method of switching the signal strength of the PWM signal is not limited to this. Also, the signal strength of the PWM signal may be switched in multiple steps or may be changed continuously.

また、上述した実施形態では、三原色の各色をそれぞれ出力する3種類のLED素子を、本発明のLED駆動回路で駆動する例を説明したが、本発明のLED照明システム及びLED照明装置では、全てのLED素子を本発明のLED駆動回路で駆動する必要はなく、例えば、1種類のLED素子だけを本発明のLED駆動回路で駆動するように構成してもよい。   In the embodiment described above, an example is described in which the LED drive circuit of the present invention drives the three types of LED elements that respectively output the three primary colors, but in the LED lighting system and the LED lighting device of the present invention It is not necessary to drive the LED element of the present invention with the LED drive circuit of the present invention. For example, only one type of LED element may be driven with the LED drive circuit of the present invention.

また、上述した実施形態では、LED駆動回路中のトランジスタ素子をNPN型又はPNP型のバイポーラトランジスタでそれぞれ構成した例を説明したが、本発明では、トランジスタ素子はバイポーラトランジスタに限定されず、トランジスタ素子をFET(Field Effect Transistor:電界効果トランジスタ)で構成してもよい。例えば、エンハンスメント型MOS(Metal Oxide Semiconductor)−FETも、ゲート電圧強度を変化させることによってドレイン電流を制御することができるため、トランジスタ素子として好ましい。特に、トランジスタ素子をNチャネルMOS−FETで構成すれば、トランジスタ素子をNPN型トランジスタとした第1実施形態と同じ信号波形のパルス信号を制御端子に入力することにより、LEDの調光及び発光波長の変更を行うことができる。   In the above-described embodiment, the transistor element in the LED drive circuit is formed of an NPN type or PNP type bipolar transistor. However, in the present invention, the transistor element is not limited to the bipolar transistor. May be composed of FETs (Field Effect Transistors). For example, an enhancement type MOS (Metal Oxide Semiconductor) -FET is also preferable as a transistor element because the drain current can be controlled by changing the gate voltage strength. In particular, if the transistor element is an N-channel MOS-FET, the light control and emission wavelength of the LED can be obtained by inputting a pulse signal having the same signal waveform as that of the first embodiment in which the transistor element is an NPN transistor. Changes can be made.

また、上述した実施形態では、三原色の各色をそれぞれ出力する3種類のLED素子だけを設けた例を説明したが、本発明のLED照明装置及びLED照明システムでは、4種類以上のLED素子を設けてもよい。例えば、三原色の3種類のLED素子に加えて、白色光を出力するLED素子を設けてもよい。   In the embodiment described above, an example in which only three types of LED elements for outputting each of the three primary colors are provided has been described, but in the LED lighting device and the LED lighting system of the present invention, four or more types of LED elements are provided. May be For example, in addition to the three primary color LED elements, an LED element that outputs white light may be provided.

本発明は、種々のLED素子の駆動回路、LED照明装置及びLED照明システムに適用することができ、特に、スタジオ又は舞台で使用される演出用の照明装置及び照明システムに適用して好適である。   The present invention can be applied to drive circuits of various LED elements, LED lighting devices, and LED lighting systems, and is particularly suitable for application to lighting devices and lighting systems for effects used in studios or stages. .

10 (第1の)NPN型トランジスタ(TR1)
12 (第2の)NPN型トランジスタ(TR2)
20 (第1の)電流制限抵抗(1LIMIT)
20a 調整回路
22 (第2の)電流制限抵抗
30 PWM信号生成回路
31 CPU
32 電圧増減回路
33 切替抵抗部
10 (First) NPN transistor (TR1)
12 (Second) NPN transistor (TR2)
20 (first) current limiting resistor (1 LIMIT)
20a Adjustment circuit 22 (second) current limiting resistor 30 PWM signal generation circuit 31 CPU
32 Voltage adjustment circuit 33 Switching resistor section

Claims (7)

LED素子の出力光の明るさ及び発光波長を制御するLED駆動回路であって、
前記LED素子のカソード側に第1端子が接続され、第2端子が電流制御抵抗を介して接地されたトランジスタ素子と、
前記トランジスタ素子の制御端子に入力するPWM信号を生成するPWM信号生成回路と、
を備え、
前記PWM信号生成回路は、
電圧波形が矩形状に変化するパルス信号を生成するパルス信号生成部と、
前記パルス信号のデューティー比を制御するPWM制御部と、
前記パルス信号の信号強度を制御する電圧制御部と、
を有することを特徴とするLED駆動回路。
An LED drive circuit for controlling the brightness and emission wavelength of output light of an LED element, comprising:
A transistor element whose first terminal is connected to the cathode side of the LED element and whose second terminal is grounded via a current control resistor;
A PWM signal generation circuit that generates a PWM signal to be input to the control terminal of the transistor element;
Equipped with
The PWM signal generation circuit
A pulse signal generation unit that generates a pulse signal whose voltage waveform changes in a rectangular shape;
A PWM control unit that controls a duty ratio of the pulse signal;
A voltage control unit that controls the signal strength of the pulse signal;
LED drive circuit characterized by having.
前記電流制御抵抗の合成抵抗値を変える調整回路を更に備えた
ことを特徴とする請求項1記載のLED駆動回路。
The LED drive circuit according to claim 1, further comprising a regulator circuit that changes a combined resistance value of the current control resistor.
前記トランジスタ素子は、NPN型トランジスタであり、
前記第1端子は、コレクタ端子であり、
前記第2端子は、エミッタ端子であり、
前記制御端子は、ベース端子である
ことを特徴とする、請求項1又は2記載のLED駆動回路。
The transistor element is an NPN transistor,
The first terminal is a collector terminal,
The second terminal is an emitter terminal,
The LED drive circuit according to claim 1, wherein the control terminal is a base terminal.
前記トランジスタ素子は、PNP型トランジスタであり、
前記第1端子は、エミッタ端子であり、
前記第2端子は、コレクタ端子であり、
前記制御端子は、ベース端子である
ことを特徴とする、請求項1又は2記載のLED駆動回路。
The transistor element is a PNP transistor,
The first terminal is an emitter terminal,
The second terminal is a collector terminal,
The LED drive circuit according to claim 1, wherein the control terminal is a base terminal.
互いに異なる波長の光を出力する少なくとも3種類のLED素子と、
前記少なくとも3種類のLED素子のうちの少なくとも1種類を駆動する、請求項1〜4のいずれか一項に記載のLED駆動回路と
を備えたことを特徴とする、LED照明装置。
At least three types of LED elements that output light of different wavelengths,
The LED lighting device, comprising: the LED drive circuit according to any one of claims 1 to 4, which drives at least one of the at least three types of LED elements.
請求項5記載のLED照明装置と、
前記LED照明装置に、前記LED素子の出力光の明るさを制御する調光信号と、前記LED素子の出力光の発光波長を制御する調色信号とを入力する操作部を備え、
前記LED駆動回路の前記PWM制御部は、前記調光信号に応じて、前記パルス信号のデューティー比を制御し、
前記LED駆動回路の前記電圧制御部は、前記調色信号に応じて、前記パルス信号の信号強度を制御する
ことを特徴とするLED照明システム。
The LED lighting device according to claim 5;
The LED lighting apparatus further includes an operation unit for inputting a light adjustment signal for controlling the brightness of the output light of the LED element and a color adjustment signal for controlling the emission wavelength of the output light of the LED element.
The PWM control unit of the LED drive circuit controls a duty ratio of the pulse signal according to the dimming signal.
The LED lighting system, wherein the voltage control unit of the LED drive circuit controls the signal strength of the pulse signal in accordance with the color adjustment signal.
LED素子のカソード側に第1端子が接続され、第2端子が電流制御抵抗を介して接地されたトランジスタ素子の制御端子にPWM信号を入力することによって前記LED素子を駆動するLED駆動方法であって、
パルス信号を生成し、
前記パルス信号のデューティー比を制御することにより、前記LED素子の明るさを制御し、
前記パルス信号の信号電圧を制御することにより、前記LED素子の発光波長を制御する
ことを特徴とするLED駆動方法。
The LED driving method is to drive the LED element by inputting a PWM signal to a control terminal of a transistor element whose first terminal is connected to the cathode side of the LED element and whose second terminal is grounded via a current control resistor. ,
Generate a pulse signal,
The brightness of the LED element is controlled by controlling the duty ratio of the pulse signal,
And controlling an emission wavelength of the LED element by controlling a signal voltage of the pulse signal.
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