JP2022092949A - 照明器具 - Google Patents
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Abstract
【課題】色偏差方向(duv方向)における光色調整を簡単な手法で実施できる照明器具を提供することを課題とする。【解決手段】実施形態の照明器具は、発光色が異なる複数のLED光源と、複数のLED光源の出力に関するパラメータを制御する制御部とを具備する。制御部は、複数のLED光源によって作り出される光色が、xy色度図において、xy座標がそれぞれ(x,y)=(0.320,0.220)と(x,y)=(0.320,0.150)と(x,y)=(0.350,0.150)と(x,y)=(0.350,0.220)で表される4つの点で囲まれる領域内に位置する第1の光色と、黒体放射軌跡上に位置する第2の光色とを結ぶ直線に沿って移動するように、複数のLED光源の出力に関するパラメータを制御する。【選択図】 図1
Description
本発明の実施形態は、照明器具に関する。
複数の発光色のLEDを使用して調色制御が可能な照明器具が知られている。このような照明器具は、たとえば、舞台スタジオ用の照明として、他の照明器具と同じ空間で使用される。そのような使用状況において、ある照明器具を白色光で点灯させた場合に、その照明器具の白色光と、同じ色温度で点灯させた他の照明器具の白色光との間において、色味が合わないことがある。言い換えれば、それぞれの照明器具が搭載する白色光を照射するLEDの光色が、xy色度図において、色偏差方向(duv方向)にずれていることがある。そのような場合、両者の光色を近づける、または、一致させるような調色制御が必要となる。
光色調整(調色制御)は、たとえば、複数の発光色のLEDの光束を独立に変化させることにより実施することが可能である。しかし、この手法では、調整時に、光色が、色偏差方向(duv方向)だけでなく、色温度方向にも変化してしまう。このため、調整に手間を要する。
このため、色偏差方向(duv方向)における光色調整を簡単な手法で実施できる照明器具が求められている。
本発明が解決しようとする課題は、色偏差方向(duv方向)における光色調整を簡単な手法で実施できる照明器具を提供することにある。
実施形態の照明器具は、発光色が異なる複数のLED光源と、複数のLED光源の出力に関するパラメータを制御する制御部とを具備する。制御部は、複数のLED光源によって作り出される光色が、xy色度図において、xy座標がそれぞれ(x,y)=(0.320,0.220)と(x,y)=(0.320,0.150)と(x,y)=(0.350,0.150)と(x,y)=(0.350,0.220)で表される4つの点で囲まれる領域内に位置する第1の光色と、黒体放射軌跡上に位置する第2の光色とを結ぶ直線に沿って移動するように、複数のLED光源の出力に関するパラメータを制御する。
実施形態によれば、色偏差方向(duv方向)における光色調整を簡単な手法で実施できる照明器具を提供することができる。
実施形態の照明器具(10)は、発光色が異なる複数のLED光源(21,22,23)と、複数のLED光源(21,22,23)の出力に関するパラメータを制御する制御部(30)とを具備する。制御部(30)は、複数のLED光源(21,22,23)によって作り出される光色が、xy色度図において、xy座標がそれぞれ(x,y)=(0.320,0.220)と(x,y)=(0.320,0.150)と(x,y)=(0.350,0.150)と(x,y)=(0.350,0.220)で表される4つの点で囲まれる領域内に位置する第1の光色と、黒体放射軌跡上に位置する第2の光色とを結ぶ直線に沿って移動するように、複数のLED光源(21,22,23)の出力に関するパラメータを制御する。これにより、照明器具(10)の光色を、色温度を概ね変化させることなく、色偏差方向(duv方向)に変化をさせることができる。したがって、照明器具(10)においては、色偏差方向(duv方向)における光色調整を簡単な手法で実施できる。
複数のLED光源(21,22,23)は、発光色が赤色である赤色LED光源(21)と、発光色が青色である青色LED光源(22)と、発光色が赤色と青色のいずれとも異なる任意の色である第3色LED光源(23)とを含む。これにより、赤色LED光源(21)の出力に関するパラメータと青色LED光源(22)の出力に関するパラメータと第3色LED光源(23)の出力に関するパラメータとを変化させることによって、照明器具(10)の光色を調整することができる。
第1の光色を得るときの、赤色LED光源(21)の出力に関するパラメータをL1r、青色LED光源(22)の出力に関するパラメータをL1b、第3色LED光源(23)の出力に関するパラメータをL1αとし、第2の光色を得るときの、赤色LED光源(21)の出力に関するパラメータをL2r、青色LED光源(22)の出力に関するパラメータをL2b、第3色LED光源(23)の出力に関するパラメータをL2αとし、色度座標において、第1の光色の座標と第2の光色の座標とを結ぶ直線上の、第1の光色の座標と第2の光色の座標の間の任意の光色を作り出す場合の、赤色LED光源(21)の出力に関するパラメータLrと変数nの関係は、Lr(n)=(L1r-L2r)n+L2r (nは0以上かつ1以下の変数)で表され、青色LED光源(22)の出力に関するパラメータLbと変数nの関係は、Lb(n)=(L1b-L2b)n+L2b (nは0以上かつ1以下の変数)で表され、第3色LED光源(23)の出力に関するパラメータLαと変数nの関係は、Lα(n)=(L1α-L2α)n+L2α (nは0以上かつ1以下の変数)で表される。これにより、照明器具(10)の光色を色偏差方向(duv方向)に簡単に変化させることができる。
以下、図面を参照して、実施形態に係る照明器具について説明する。図1は、実施形態に係る照明器具10の構成を概略的に示すブロック図である。
照明器具10は、複数のLED光源21,22,23と、複数のLED光源21,22,23の出力に関するパラメータを制御する制御部30と、入力部40と、表示部50を具備する。
制御部30が制御するLED光源21,22,23の出力に関するパラメータは、たとえば、光束である。しかし、LED光源21,22,23の出力に関するパラメータは、光束に限定されることはなく、輝度、光度、光量などの明るさを表す任意の単位であってもよいし、調光率などの相対的なパラメータであってもよい。以下では、LED光源21,22,23の出力に関するパラメータは光束であるとして説明する。
照明器具10の照明光は、複数のLED光源21,22,23が発する光が合成されることによって作り出される。複数のLED光源21,22,23は、発光色が互いに異なる。複数のLED光源21,22,23は、それら単体の発光によって白色光が照射されてもよいし、それらの発光色を合成することによって、白色光を作り出せる組み合わせであってもよい。なお、ここでの発光色が異なるとは、LED光源それぞれの発光スペクトルの形状が異なることを表しており、発光スペクトルの形状が異なるとは、発光スペクトルにおいて最も高いピークを示す波長(ピーク波長)が異なることを含んでいる。
たとえば、複数のLED光源21,22,23は、発光色が赤色である赤色LED光源21と、発光色が青色である青色LED光源22と、発光色が赤色と青色のいずれとも異なる任意の色(以下、α色と称する)であるα色LED光源23である。α色は、たとえば、白色や、緑色、ミント色などであってよい。
入力部40は、調整者から情報の入力を受け付けるものである。たとえば、入力部40は、ボタン、キーボードや、マウス等のポインティングデバイスで構成される。なお、入力部40は照明器具10が備えていなくてもよい。たとえば、入力部40は、照明器具10とは独立して配設されており(入力部40が端末装置の場合など)、入力部40から有線通信もしくは無線通信により照明器具10に入力がおこなわれてもよい。
表示部50は、調整者に情報を提供するものである。たとえば、表示部50は、液晶ディスプレイ等の表示デバイスで構成される。また、表示部50は、入力部40を兼ねるタッチパネルで構成されてもよい。
制御部30は、入力部40に入力された情報に基づいて、各種の処理をおこなう。たとえば、入力部40に入力される情報を記憶したり、必要な情報を表示部50に表示させたり、LED光源21,22,23の光束を独立に制御したりする。そのため制御部30は、図1には図示しない電源部を備えている。電源部は外部から商用電力を受けて、LED光源への入力電力に変換して、LED光源へ出力するものである。また、制御部30は、LED光源の種類と同数の電源部を備えており、図1の例では、LED光源は3種類であるため、3つの電源部を備えている。
制御部30と入力部40の間の情報の通信と、制御部30と表示部50の間の情報の通信は、有線によっておこなわれてもよいし、無線によっておこなわれてもよい。
たとえば、制御部30は、コンピュータで構成される。制御部30は、プロセッサを有する。プロセッサは、CPU(Central Processing Unit)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、DSP(Digital Signal processor)等で構成される。また、制御部30は、メモリ31を有する。メモリ31は、たとえば、半導体メモリで構成される。制御部30のプロセッサは、メモリ31に記憶されたプログラムを実行することにより、各種の処理をおこなう。
メモリ31は、制御部30の処理に必要となる情報を予め記憶している。たとえば、メモリ31は、黒体放射軌跡上の複数の色温度における光色を達成する複数のLED光源21,22,23の光束の組み合わせをテーブルとして記憶している。
メモリ31はまた、適宜、入力部40に入力された情報や、それに応じて実行される制御部30の処理によって生成される情報を記憶する。
制御部30は、制御モードのひとつとして、3つのLED光源21,22,23によって作り出される白色の光色を、色温度を概ね変化させることなく、xy色度図における色偏差方向(duv方向)に変化をさせる制御モードで駆動する。以下、この制御モードについて説明する。また、この制御モードを、便宜上、色偏差方向光色調整モードと称する。
図2は、黒体放射軌跡と複数の等色温度線が描かれたxy色度図である。図2には、7本の等色温度線が描かれている。2000のラベルが付された破線の直線は、2000Kの等色温度線である。同様に、3000,4000,5000,6000,7000,8000のラベルが付された破線の直線は、それぞれ、3000K,4000K,5000K,6000K,7000K,8000Kの等色温度線である。
ある色温度で点灯された照明器具10の光色は、xy色度図上において、その色温度に対応する等色温度線上に位置する。また、白色光で点灯される照明器具10の光色は、黒体放射軌跡BLに近いほど、好ましいと考えられている。ここで、白色光は、色温度が定義できる光であればよい。また、白色とは、実施形態では、黒体放射軌跡BL近傍に位置する光色を言うものとする。黒体放射軌跡BL近傍とは、たとえば、黒体放射軌跡BLからの色偏差の差が0.005以内の色をいう。また白色は、昼光色、昼白色、白色、温白色、電球色であってもよい。
等色温度線に沿った黒体放射軌跡BLからの距離と方向は、それぞれ、色ずれの量と方向を示している。色ずれの方向は、等色温度線に平行である。本明細書においては、色ずれの方向は、色偏差方向(duv方向)と称する。
たとえば、同一の色温度で点灯された2つの照明器具10の光色は、同一の等色温度線上に位置する。2つの照明器具10の照明光の光色が異なる場合、2つの照明器具10の光色は、同一の等色温度線上の異なる点に位置する。2つの照明器具10の照明光の光色を合わせるためには、2つの照明器具10の照明光の光色が一致するように、2つの照明器具10の一方または両方において、複数のLED光源21,22,23の発光色の光束を調整する必要がある。また、その調整は、照明器具10の光色を等色温度線に沿って移動させておこなわれるのが理想的である。
また、照明器具10は、複数の色温度で点灯可能に構成されている。たとえば、照明器具10は、2000Kと8000Kの間において、121の異なる色温度で点灯可能である。図2には、7本の等色温度線しか描かれていないが、それらの等色温度線から類推されるように、異なる色温度の等色温度線の傾きは互いに異なっている。
このため、照明器具10の照明光の光色を、複数の色温度において、その色温度に対応する等色温度線に沿って正確に移動させるには、多くの情報が必要である。これは、情報をメモリ31に記憶させる作業の手間を増大させる要因となる。
7本の等色温度線は、xy座標がそれぞれ(x,y)=(0.320,0.220)と(x,y)=(0.320,0.150)と(x,y)=(0.350,0.150)と(x,y)=(0.350,0.220)で表される4つの点で囲まれる四角形の領域Ca内において概ね交差している。
詳しくは、7本の等色温度線の交点は、2000Kの等色温度線と3000Kの等色温度線の交点、2000Kの等色温度線と4000Kの等色温度線の交点、2000Kの等色温度線と5000Kの等色温度線の交点を除いては、すべて、領域Ca内に位置している。
照明器具10においては、領域Ca内に1つの光色が予め設定され、色偏差方向光色調整モードにおいて、領域Ca内に設定された光色が、複数の色温度における光色調整に共通に使用される。つまり、制御部30は、領域Ca内に設定された1つの光色と、調整時の色温度に対応する黒体放射軌跡BL上の1つの光色とに基づいて、3つのLED光源21,22,23の光束を制御する。
以下では、便宜上、領域Ca内に設定された1つの光色を第1の光色と称し、調整時の色温度に対応する黒体放射軌跡BL上の1つの光色を第2の光色と称する。
図3は、黒体放射軌跡と複数の等色温度線に加えて、第1の光色Cpが描かれたxy色度図である。第1の光色Cpは、たとえば、(x,y)=(0.332,0.195)のxy座標を有している。しかし、第1の光色Cpは、これに限定されるものではなく、領域Ca内に位置していればよい。
図3にはまた、第1の光色Cpを通る7本の直線が描かれている。また、7本の直線は、それぞれ、2000K,3000K,4000K,5000K,6000K,7000K,8000Kの色温度に対応する黒体放射軌跡BL上の光色を通っている。つまり、7本の直線は、それぞれの色温度における黒体放射軌跡BL上の色度座標と、第1の光色Cpの色度座標と、を通る直線である。
これら7本の直線は、黒体放射軌跡BL上の近くにおいては、等色温度線に概ね平行となっている。3000K,4000K,5000K,6000K,7000K,8000Kの色温度に対応する黒体放射軌跡BL上の光色を通る直線は、それぞれ、対応する等色温度線に重なっており、2000Kの色温度に対応する黒体放射軌跡BL上の光色を通る直線は、対応する等色温度線に概ね重なっていると言える。
したがって、照明器具10の照明光の光色を、これらの直線に沿って移動させることは、照明器具10の照明光の光色を、対応する等色温度線に沿って移動させることと概ね等価と言える。
照明器具10においては、制御部30が、赤色LED光源21の光束と青色LED光源22の光束とα色LED光源23の光束とを変化させることによって、赤色光と青色光とα色光とによって定まる範囲内において、照明器具10の照明光の光色を調整することができる。
さらに、制御部30は、照明器具10の照明光の光色が、領域Ca内に位置する第1の光色Cpと、黒体放射軌跡上に位置する第2の光色とを結ぶ直線に沿って移動するように、複数のLED光源21,22,23の光束を制御する。
第2の光色は、黒体放射軌跡上の複数のxy座標として予め設定されている。また、複数のxy座標に関連する情報は、メモリ31に予め記憶されている。第2の光色に関連する情報は、第2の光色を得るために必要なLED光源21,22,23の光束の情報を有している。
たとえば、第1の光色Cpに関連する情報は、メモリ31に予め記憶されている。あるいは、第1の光色Cpに関連する情報は、調整時に、調整者によって入力部40を介して入力され、メモリ31に記憶されてもよい。第1の光色Cpに関連する情報は、第2の光色に関連する情報と同様に、第1の光色Cpを得るために必要なLED光源21,22,23の光束の情報を有している。
具体的には、制御部30は、次のようにして、赤色LED光源21の光束と、青色LED光源22の光束と、α色LED光源23の光束を制御する。
第1の光色Cpを得るときの、赤色LED光源21の光束をL1r、青色LED光源22の光束をL1b、α色LED光源23の光束をL1αとする。また、第2の光色を得るときの、赤色LED光源21の光束をL2r、青色LED光源22の光束をL2b、α色LED光源23の光束をL2αとする。さらに、0以上かつ1以下の変数nを定義する。
このとき、色度座標において、第1の光色Cpの座標と第2の光色の座標とを結ぶ直線上の、第1の光色Cpの座標と第2の光色の座標の間の任意の光色を作り出す場合の、赤色LED光源21の光束Lrと変数nの関係は、Lr(n)=(L1r-L2r)n+L2rで表され、青色LED光源22の光束Lbと変数nの関係は、Lb(n)=(L1b-L2b)n+L2bで表され、α色LED光源23の光束Lαと変数nの関係は、Lα(n)=(L1α-L2α)n+L2αで表される。ここで、nは0以上かつ1以下の変数である。
すなわち、赤色LED光源21の光束Lrと、青色LED光源22の光束Lbと、α色LED光源23の光束Lαはいずれも、変数nの一次関数として制御される。変数nを変化させることによって、赤色LED光源21の光束Lrと、青色LED光源22の光束Lbと、α色LED光源23の光束Lαは、互いに連動して変化される。
図4は、色偏差方向光色調整モードにおける制御の一例における変数nに対するLED光源21,22,23の光束の変化を示すグラフの一例である。
この制御の例では、第1の光色Cpを得るときの、赤色LED光源21の光束が4、青色LED光源22の光束が5、α色LED光源23の光束が1である。第2の光色を得るときの、赤色LED光源21の光束が7、青色LED光源22の光束が2、α色LED光源23の光束が3である。
その結果、赤色LED光源21の光束Lrと変数nの関係は、Lr(n)=-3n+7となり、青色LED光源22の光束Lbと変数nの関係は、Lb(n)=3n+2となり、α色LED光源23の光束Lαと変数nの関係は、Lα(n)=-2n+3となる。
制御部30は、第1の光色Cpに関連する情報と第2の光色に関連する情報とに基づいて、このような関係式を算出する。制御部30はまた、変数nを調整するための情報を表示部50に表示させる。変数nを調整するための情報は、たとえば、変数nの調整画面である。変数nの調整値は、調整者によって入力部40を介して入力される。制御部30は、入力された変数nの調整値に従って、赤色LED光源21の光束Lrと、青色LED光源22の光束Lbと、α色LED光源23の光束Lαを変更する。
たとえば、調整者は、照明器具10の照明光を確認しながら、変数nの調整値を適切値に調整する。その結果、照明器具10の照明光の光色が適切に調整される。
実際には、照明光が白色光であることを前提にしているので、変数nは、0の近くで調整される。先の説明では、LED光源21,22,23の光束Lrと変数nの関係式を導出する際に、変数nは、0以上かつ1以下の変数として定義した。しかし、変数nを0以上に限定せずに、言い換えれば、図4の関係式を外延して、変数nは、0の近くの負の値に調整されてもよい。
実施形態の照明器具10においては、領域Ca内に位置する第1の光色Cpと、黒体放射軌跡BL上に位置する第2の光色とを結ぶ直線に沿って移動するように、複数のLED光源21,22,23の光束が制御される。これにより、照明器具10の光色を、色温度を概ね変化させることなく、色偏差方向(duv方向)に変化をさせることができる。したがって、照明器具10においては、色偏差方向(duv方向)における光色調整を簡単な手法で実施できる。
また、色偏差方向光色調整モードにおいて、第1の光色Cpに関連する情報が複数の色温度に対して共通に使用されるため、制御部30による制御に必要とされる情報の量が少なくて済む。このため、メモリ31に情報を記憶させる作業の手間が少なく済み、メモリ31に要求されるスペックも少なく済む。
実施形態では、照明器具10は、3つのLED光源21,22,23を有するものして説明した。しかし、照明器具10が有するLED光源21,22,23の個数は、3つに限定されるものではない。照明器具10は、4つ以上のLED光源を有していてもよいし、2つのLED光源を有していてもよい。
照明器具10が4つ以上のLED光源を有する場合、3つのLED光源21,22,23に関連して説明された制御は、そのまま、4つ以上のLED光源に対して適用されてよい。LED光源21,22,23に加えて追加されるLED光源は、発光色が橙色や青緑色であるLED光源を含んでいてよい。これにより、照明器具の光色を、色温度を概ね変化させることなく、色偏差方向(duv方向)に変化をさせることができる。
照明器具10が2つのLED光源を有する場合、2つのLED光源は、発光色が白色である白色LED光源と、発光色が第1の光色である第1光色LED光源である。この構成においても、これら2つのLED光源の光束を変化させることによって、照明器具の光色を、色温度を概ね変化させることなく、色偏差方向(duv方向)に変化をさせることができる。
なお、上述した例では、領域Ca内に設定された第1の光色Cpを、2000K~8000Kの色温度を照明器具10で再現する際に共通に使用する例を説明したが、色温度ごとに領域Ca内に設定される光色Cpが異なってもよい。例えば、3000K~8000Kの色温度では、上述した例の第1の光色Cpと同じ第1の光色Cpaを用いて、2000K~3000Kの色温度では、第1の光色Cpaとは異なる第1の光色Cpbを用いてもよい。第1の光色Cpbは、第1の光色Cpaと比較して、同等以上のx座標であり、かつ小さいy座標である。
本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
10…照明器具、21…赤色LED光源、22…青色LED光源、23…α色LED光源、30…制御部、31…メモリ、40…入力部、50…表示部。
Claims (3)
- 発光色が異なる複数のLED光源と;
前記複数のLED光源によって作り出される光色が、xy色度図において、xy座標がそれぞれ(x,y)=(0.320,0.220)と(x,y)=(0.320,0.150)と(x,y)=(0.350,0.150)と(x,y)=(0.350,0.220)で表される4つの点で囲まれる領域内に位置する第1の光色と、黒体放射軌跡上に位置する第2の光色とを結ぶ直線に沿って移動するように、前記複数のLED光源の出力に関するパラメータを制御する制御部と;
を具備する照明器具。 - 前記複数のLED光源は、
発光色が赤色である赤色LED光源と、
発光色が青色である青色LED光源と、
発光色が赤色と青色のいずれとも異なる任意の色である第3色LED光源と
を含む、請求項1に記載の照明器具。 - 前記第1の光色を得るときの、赤色LED光源の出力に関するパラメータをL1r、青色LED光源の出力に関するパラメータをL1b、第3色LED光源の出力に関するパラメータをL1αとし、
前記第2の光色を得るときの、赤色LED光源の出力に関するパラメータをL2r、青色LED光源の出力に関するパラメータをL2b、第3色LED光源の出力に関するパラメータをL2αとし、
色度座標において、前記第1の光色の座標と前記第2の光色の座標とを結ぶ直線上の、前記第1の光色の座標と前記第2の光色の座標の間の任意の光色を作り出す場合の
赤色LED光源の出力に関するパラメータLrと変数nの関係は、Lr(n)=(L1r-L2r)n+L2r (nは0以上かつ1以下の変数)で表され、
青色LED光源の出力に関するパラメータLbと変数nの関係は、Lb(n)=(L1b-L2b)n+L2b (nは0以上かつ1以下の変数)で表され、
第3色LED光源の出力に関するパラメータLαと変数nの関係は、Lα(n)=(L1α-L2α)n+L2α (nは0以上かつ1以下の変数)で表される、
請求項2に記載の照明器具。
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