JP2020119715A

JP2020119715A - Ｌｅｄ照明装置

Info

Publication number: JP2020119715A
Application number: JP2019008907A
Authority: JP
Inventors: 征士中島; Seiji Nakajima
Original assignee: RB Controls Co Ltd
Current assignee: RB Controls Co Ltd
Priority date: 2019-01-23
Filing date: 2019-01-23
Publication date: 2020-08-06

Abstract

【課題】調色する際に色調を緩やかに変化させることのできるＬＥＤ照明装置を提供する【解決手段】並列に接続された複数系統のＬＥＤを備え、各系統の電流を個別に制御し、少なくともいずれか１つの系統の電流値を全照状態から消灯状態まで徐々に減少させるフェードアウトに連動して、残りの系統のうち少なくとも一つの系統に予め発光していることが感知できない程度の微弱電流Ｉｓｔａｙが流れる待機電圧Ｖｓｔａｙが印加されている状態でＬＥＤを待機させ、その状態から徐々に印加する電圧を上昇させて、流れる電流値を連続して増加させるようにした。【選択図】図３

Description

本発明は、並列に接続された複数系統のＬＥＤを備え、点灯する系統のＬＥＤを変更することによって全体としての調色を行うことのできるＬＥＤ照明装置に関する。

発光色の異なる複数種類のＬＥＤを互いに並列に接続し、点灯するＬＥＤの系統を切り替えることによって、全体としての発光色を変化させる、調色機能を備えたＬＥＤ照明装置が知られている。

この調色機能を備えたＬＥＤ照明装置では、各系統ごとに流れる電流値を個別に制御できるように構成されており、調色する際には、例えば点灯中のＬＥＤの明るさを徐々に減光すると共に、消灯しているＬＥＤを徐々に明るくすることによって、全体の色調がなだらかに変化するように構成されている（例えば、特許文献１参照）。

ちなみに、ＬＥＤは順方向に流れる順方向電流に対して明るさがほぼ比例することが知られており、電流値を増加すると明るさが明るくなる。また、順方向に印加する電圧が一定の値（順方向降下電圧：Ｖｆ）を超えるまではＬＥＤに電流が流れず、このＶｆを超えると急激に電流が流れる特性を備えていることが知られている。

特開２０１６−２１９１４７号公報（図１）

上記Ｖｆは発光しないダイオードにも存在するが、ＬＥＤのＶｆはダイオードのＶｆよりも電圧が高い。ＬＥＤのＶｆは発光色によっても相違するが、約２ボルトから３．５ボルト程度である。従って、ＬＥＤを消灯状態から徐々に発光させようとする場合、ＬＥＤに印加される電圧がＶｆを超えるまではＬＥＤに電流が流れず、従ってＬＥＤは発光しない。そして、ＬＥＤに印加される電圧がＶｆを超えると、ＬＥＤに急激に電流が流れる。この電流が流れる時点で、既に比較的電圧が高いＶｆがＬＥＤに印加されているので、ＬＥＤに電流が流れ出す際に、いきなり大電流が流れ、ＬＥＤは徐々に明るくなるのではなく急に明るく発光することになる。

ＬＥＤはこのような特性を有しているため、上記従来の調色機能を備えたＬＥＤ照明装置では、全体の色調を徐々に変化させようとしても、消灯状態から点灯するＬＥＤが急激に明るくなるため、全体としては緩やかな調色を実現することができない。

そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、調色する際に色調を緩やかに変化させることのできるＬＥＤ照明装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明によるＬＥＤ照明装置は、並列に接続された複数系統のＬＥＤを備え、各系統の電流を個別に制御して、少なくともいずれか１つの系統の電流値を全照状態から消灯状態まで徐々に減少させるフェードアウトに連動して、残りの系統のうちの少なくとも１つの系統に微弱電流が流れる待機電圧で待機させた状態から徐々に上昇させて、流れる電流値を連続して増加させてフェードインするクロスフェードを行うことを特徴とする。

ＬＥＤに電流が流れている状態から印加する電圧を下げていくと、印加する電圧がＶｆに近づいて微少電流が流れ続ける状態になる。その状態、すなわち電流値が小さく、従って発光量が少ない状態である上記待機電圧を設定しておき、その待機電圧が印加されている状態から、その系統の電圧を徐々に増加させることによって、ＬＥＤに流れる電流値を微弱状態から徐々に増加させてＬＥＤが急に点灯することを防止するようにした。

ところで、ＬＥＤに電流が流れたままの状態で上記待機電圧を印加するためには、ＬＥＤに印加する電圧を一旦Ｖｆ以上にする必要がある。そのＶｆをある程度超える電圧を印加した状態では、ＬＥＤは比較的明るく光るため、待機電圧を印加する前に不自然な発光状態が発生する。そこで、初回点灯時に、点灯する系統以外の全ての系統のＬＥＤに印加する電圧をこの点灯する系統のＬＥＤに印加する電圧と連動して順方向降下電圧まで上昇させた後、各系統毎に設定された待機電圧まで降下させ、その状態を次に上記フェードインするまで維持することによって、クロスフェード時に不自然な発光状態が発生しないようにすることが望ましい。

また、上記ＶｆはＬＥＤの温度によって変化するため、ＬＥＤの温度上昇に伴って、上記待機電圧を補正することが望ましい。

なお、通常はフェードアウトする際にＬＥＤを完全に消灯させるが、完全に消灯させてしまうと、次回点灯する際に印加電圧がＶｆを超えるまで発光せず、上述の不具合が生ずる。そこで、上記全照状態からフェードアウトする際に、そのフェードアウトするＬＥＤに印加される電圧が上記待機電圧まで降下した状態で、次回フェードインするまでその状態を保持することが望ましい。

以上の説明から明らかなように、本発明は、ＬＥＤをフェードインさせる際に、ＬＥＤに既に電流が流れている待機状態から電流を増加させるので、ＬＥＤが突然明るく発光することがなく、スムーズにフェードインさせることができる。そのため、クロスフェード時に調色がスムーズに行われ、違和感が生じない。

本発明の一実施の形態の構成を示す図照明装置の構造を示すブロック図ＬＥＤのＶ−Ｉ線図Ｖ−Ｉ線図の温度変化を示す図

図１を参照して、１は本発明による調色機能を備えたＬＥＤ照明装置の一例である。このＬＥＤ照明装置１はリモコン２によって制御される。このリモコン２には２個の調色スイッチ２１，２２が設けられている。一方の調色スイッチ２１を押し操作すると、ＬＥＤ照明装置１の発光色が所定の色調になり、他方の調色スイッチ２２を押し操作すると、ＬＥＤ照明装置１の発光色が他の色調に切り替わるように構成されている。

図２を参照して、上記ＬＥＤ照明装置１の内部には、発光色の相違する２種類のＬＥＤ１１，１２が互いに並列に設けられている。両ＬＥＤ１１，１２にはともに、外部の交流電源ＰＳから供給される交流電力が整流部１３で直流に整流された直流電力が、制御部１４を介して供給されることによって発光する。

ただし、ＬＥＤ１１に印加される電圧は制御部１４によって制御される電圧調整部１５によって調節される。また、この電圧調整部１５によってＬＥＤ１１に印加される電圧が変化すると、ＬＥＤ１１に流れる電流も変化するので、その電流値を電流検出部１７によって検出し、その検出した電流値を制御部１４にフィードバックして所定の電流値になるように印加する電圧を制御している。なお、ＬＥＤ１２についても同様に、電圧調整部１６と電流検出部１８とが設けられている。

図３を参照して、３は一般的なＬＥＤのＶ−Ｉ線図を示している。ＬＥＤに印加する電圧をゼロから増加させていくと、Ｖｆに到達するまではＬＥＤに電流が流れない。ＬＥＤの明るさは電流に比例するので、電流が流れなければＬＥＤも点灯しない。印加する電圧がＶｆを超えると急激にＬＥＤに電流が流れる。そのため、ＬＥＤを点灯する際にＬＥＤの明るさを徐々に明るくしようとしても、印加される電圧がＶｆまでは全く点灯せず、Ｖｆを超えると比較的明るく点灯してしまう。

そこで、本発明では、例えばＬＥＤ照明装置１が消灯状態からＬＥＤ１１を点灯させる際に、点灯させる必要の無いＬＥＤ１２についても微弱電流が流れる状態で待機させ、ＬＥＤ１１を消灯させながらＬＥＤ１２を点灯させるクロスフェードを行う際に、ＬＥＤ１２が暗い状態から連続して徐々に明るくなるようにした。

具体的には、ＬＥＤ１１を点灯させる際にＬＥＤ１２についても同じく点灯させるが、図３に示すように、印加される電圧がＶｏｖｅｒに到達して、ＬＥＤ１２に流れる電流値が、Ｉｏｖｅｒになったことを電流検出部１８が検知すると、制御部１４はＬＥＤ１２に印加されている電圧を高分解能で即座に減少させ、Ｖｆに可及的に近い待機電圧Ｖｓｔａｙにする。このとき、ＬＥＤ１２には微弱な電流Ｉｓｔａｙが流れるが、電流値が微弱であるため、ＬＥＤ１２が発光してることを肉眼では感知しづらい状態になっている。

そして、調色操作が行われ、ＬＥＤ１１を徐々に消灯させながらＬＥＤ１２を徐々に点灯させる際に、ＬＥＤ１２に印加される電圧を待機電圧Ｖｓｔａｙから目標の電流値になるまで増加させるようにした。なお、この際に消灯するＬＥＤ１１についても完全に消灯させるのではなく、ＬＥＤ１１についてのＶｆに可及的に近い待機電圧Ｖｓｔａｙまで電圧を降下させた状態で待機させるようにした。なお、ＬＥＤの発光色によってＶｆが異なる場合には、各発光色ごとにＶｓｔａｙを設定することが望ましい。

また、Ｖ−Ｉ線図はＬＥＤの温度変化によって変動する。図４を参照して、一般的にＬＥＤが低温の状態では３に示すＶ−Ｉ線図が、ＬＥＤの温度上昇に伴って、４に示すＶ−Ｉ線図にシフトする。ＬＥＤの温度は、サーミスタ等の温度検知素子を別途ＬＥＤの近傍に設けてもよいが、ＬＥＤの点灯時間を積算して、その積算時間からＬＥＤの温度を推測し、その推測した温度に基づいてＶｆ１からＶｆ２に変化することに対応して、待機電圧をＶｓｔａｙ１からＶｓｔａｙ２に補正することが望ましい。

なお、本発明は上記した形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもかまわない。

１照明装置
２リモコン
１３整流部
１４制御部
１５電圧調整部
１６電圧調整部
１７電流検出部
１８電流検出部
２１調色スイッチ
２２調色スイッチ
Ｖｆ順方向降下電圧
Ｖｓｔａｙ待機電圧

Claims

並列に接続された複数系統のＬＥＤを備え、各系統の電流を個別に制御して、少なくともいずれか１つの系統の電流値を全照状態から消灯状態まで徐々に減少させるフェードアウトに連動して、残りの系統のうちの少なくとも１つの系統に微弱電流が流れる待機電圧で待機させた状態から徐々に上昇させて、流れる電流値を連続して増加させてフェードインするクロスフェードを行うことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
初回点灯時に、点灯する系統以外の全ての系統のＬＥＤに印加する電圧をこの点灯する系統のＬＥＤに印加する電圧と連動して順方向降下電圧まで上昇させた後、各系統毎に設定された待機電圧まで降下させ、その状態を次に上記フェードインするまで維持することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
ＬＥＤの温度上昇に伴って、上記待機電圧を補正することを特徴とする請求項１または請求項２に記載したＬＥＤ照明装置。
上記全照状態からフェードアウトする際に、そのフェードアウトするＬＥＤに印加される電圧が上記待機電圧まで降下した状態で、次回フェードインするまでその状態を保持することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。