JP4645295B2 - Ｌｅｄ照明システムおよび照明器具 - Google Patents

Description

本発明は発光色の異なる複数のＬＥＤを組み合わせたＬＥＤ照明システムおよび同システムを用いた照明器具に関するものである。

従来、ＬＥＤ（発光ダイオード）を用いて白色光を得るために、種々の方式が用いられている。例えば、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の三原色の光を出射するＬＥＤを用いて、これらのＬＥＤからの出射光を混合させて白色光を得る方式や、青色光を出射するＬＥＤに、前記青色光で励起され黄色波長の光に変換する蛍光体を塗布し、ＬＥＤから出射された青色光と蛍光体によって変換された黄色光の混合によって白色光を得る方式などが知られている。

このうち、Ｒ、Ｇ、Ｂの三原色のＬＥＤの出射光を混合して白色光を得る方式の場合、ＬＥＤの点灯時間経過（寿命）による輝度の減少や、製造ばらつきによるＬＥＤの特性差異が生じるために、安定した色度の白色光を得ることが困難であった。

（従来例１）
上記の課題を解決するために、例えば特許文献１（特開平１１−２６０５６８号公報）で開示されたＬＥＤ照明装置がある。その構造を図１７に示す。ＬＥＤ照明装置１１の照明部１２は、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の三原色のＬＥＤを実装したＬＥＤモジュール１６と、前記ＬＥＤモジュール１６の出射光を端面から入力し、内部で導光および前記出射光を混合して白色光として出力する導光板１３と、前記導光板１３の片面に取り付けられた反射板１４と、前記導光板１３の他面に取付けられた拡散板１５と、前記導光板１３の光出射側に取り付けられた光センサ１８と、前記ＬＥＤモジュール１６の出力比を制御する調整装置１９とからなり、光センサ１８の検出値は電線コード１７を介して調整装置１９にフィードバックされるようになっている。前記調整装置１９は、白色光を得るために最も相応しいＲ、Ｇ、Ｂの出射光の相対的なエネルギー比を記憶しており、光センサ１８の検出値が前記エネルギー比に一致するように、ＬＥＤモジュール１６のＲ、Ｇ、ＢそれぞれのＬＥＤへの電力供給量を調整するようになっている。これにより、各ＬＥＤの輝度が自動的に調整され、ＬＥＤへの通電時間に伴う輝度の劣化や、製造ばらつきの影響を受けることなく安定した色度の白色光を得ることができるとしている。

しかしながら、本従来例においては、光センサの検出値に基づく、ＬＥＤモジュールへの電力供給量の調整方法について、制御プロセスや具体的な実現手段については開示されていない。また、ＬＥＤモジュールへの電力供給量を調整するためのパラメータとして、光センサの検出値のみを使用しているが、ＬＥＤの特性変化の要因として、ＬＥＤ点灯時の温度による影響が大きいため、光センサの検出値にもとづく点灯制御のみで安定した色度の白色光を得ることは現実的には困難である。

（従来例２）
ＬＥＤ照明装置の別の従来例として、特許文献２（特表２００４−５１５８９１号公報）に開示された例がある。本従来例におけるＬＥＤ照明装置は、図１８に示すように、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）のＬＥＤ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂが実装されたＬＥＤアレイ３０と、前記ＬＥＤアレイ３０に取り付けられ、ＬＥＤアレイ３０に実装されたＲ、Ｇ、ＢのＬＥＤ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂからの出射光を混合し、白色光として出射する光学部材と、前記ＬＥＤアレイ３０の基板温度を測定する温度センサ４と、前記ＬＥＤアレイ３０上の光学部材近傍に設置され、ＬＥＤアレイ３０から出射され、光学部材を介して白色光として出力された光量を検出する光センサ１８と、ＬＥＤアレイ３０に電力供給を行う電源部２１と、前記電源部２１に接続されＬＥＤアレイ３０上のＲ、Ｇ、ＢのＬＥＤ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの各色ごとにそれぞれ電力供給制御を行う点灯制御部２２およびＬＥＤドライバＰｒ，Ｐｇ，Ｐｂと、前記ＬＥＤドライバＰｒ，Ｐｇ，Ｐｂの動作制御指示を出力するコントローラ２０とから構成され、本ＬＥＤ照明装置においては、ＬＥＤの動作温度、点灯時間経過（ＬＥＤ寿命）、ＬＥＤの製造ばらつきによるピーク波長や光出力レベルの変動に関わらず、常に一定色度の白色光を出力可能なことを特徴としている。

本従来例のＬＥＤ照明装置における動作は以下のとおりである。先ず、ＬＥＤ照明装置から出射される白色光について、所望の色度を設定する。色度の設定にあたっては、ＬＥＤ照明装置に接続された外部手段によって入力するか、或いはＬＥＤ照明装置内に予め設定値を記憶させておく。ＬＥＤ照明装置に電力投入し、ＬＥＤアレイを点灯させる。また、点灯直後から、ＬＥＤアレイの基板温度が安定するまでの間、出射光の光量とＬＥＤ基板温度の変化値をそれぞれ光センサおよび温度センサを介して連続的に検出し、前記検出値をコントローラに送信する。コントローラは、前記送信された検出値に基づいて、ＬＥＤアレイから出射された白色光の色度座標を、前記白色光を構成するＲ、Ｇ、Ｂの各色ごとに算出する。また、ＬＥＤのジャンクション温度をＲ、Ｇ、Ｂごとに算出する。なお、ＬＥＤのジャンクション温度は、温度センサを介して検出されたＬＥＤアレイの基板温度、あるいはＬＥＤの順方向電圧と光センサを介して検出された光量の関係と、ＬＥＤアレイに実装されたＬＥＤの製品仕様データに基づいて算出する。さらにコントローラにおいて、所望の色度を有する白色光を得るためのＲ、Ｇ、Ｂ各ＬＥＤの発光光量レベルを、前記算出した色度座標とＬＥＤのジャンクション温度の関数として生成し、コントローラのメモリ部に格納する。コントローラは設定された白色光の色度に基づき、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の色度座標を算出し、前記白色光の色度を達成するのに必要なＲ、Ｇ、Ｂ各色のＬＥＤの発光光量レベルと、そのときの各色のＬＥＤのジャンクション温度を算出する。通常点灯時において、コントローラはＬＥＤアレイの温度センサと光センサの検出値を受信し、算出した各色のＬＥＤの発光光量レベルとジャンクション温度に一致するまでＬＥＤアレイに電力供給制御を行うＬＥＤドライバに対して動作制御指示を出力する。以上のプロセスを実施することにより、ＬＥＤ素子の動作状態に影響される特性変化にかかわらず常に一定色度の白色光を得ることが可能としている。
特開平１１−２６０５６８号公報 特表２００４−５１５８９１号公報

しかしながら、本従来例においては以下のような課題がある。まず、色度座標を算出するにあたっては、ＪＩＳＺ８７０１に規定されている複雑な演算処理を必要とする。また、所望の色度の白色光を得るために、ＬＥＤアレイ点灯中は上記演算を連続的に行う必要があり、高レベルの処理速度が必要となる。結果として、演算処理能力の高いコントローラが必要となり、高コストの装置となってしまう。

また、ＬＥＤのジャンクション温度を算出するプロセスにおいては、ＬＥＤの製造仕様データに基づいて算出するため、ＬＥＤアレイに実装されるＬＥＤの種類が変更された場合は、前記算出に用いる製造仕様データも変更する必要があり、本従来例のＬＥＤ照明装置の構成においては、製品品種の拡張において設計上の制約が発生する恐れがある。

本従来例においては、光センサとしてはフォトダイオード１個を用いる場合を開示しているが、フォトダイオードは固有の検出波長感度特性を有するものであり、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色について広範囲の波長領域を、１個のフォトダイオードで正確に検出することは困難である。結果として、ＬＥＤアレイの出射光についての正確な色度座標を算出することができず、ＬＥＤアレイの点灯制御は正確性に欠け、所望の色度の白色光が得られない恐れがある。

本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであり、点灯期間中において白色光の色度が常に一定となるＬＥＤ照明システムを簡単な構成で安価に実現することを課題とする。

本発明に係るＬＥＤ照明システムは、上記の課題を解決するために、図８に示すように、異なる波長の光を出射する複数のＬＥＤが実装されたＬＥＤユニット３と、前記ＬＥＤユニット３に電力を供給する点灯装置２からなり、前記ＬＥＤユニット３の各ＬＥＤの出射光の混合によって白色光を得る照明システムであって、前記ＬＥＤユニット３に実装された複数のＬＥＤは、図２に示すように、発光波長ごとに複数のＬＥＤが電気的に接続されたＬＥＤ回路を構成するように配線され、前記点灯装置２は、ＬＥＤユニット３に電力供給を行う電源部２１と、前記電源部２１に接続されて各ＬＥＤ回路に供給する電力を制御可能な点灯制御部２２と、点灯制御部２２への動作指示を出力する演算処理部２３と、ＬＥＤユニット３の点灯時間をカウントするタイマー２４と、ＬＥＤユニット３の各ＬＥＤの特性変動に対する光出力補正テーブルが格納された記憶部２５とを具備し、前記演算処理部２３は、タイマー２４でカウントされたＬＥＤユニット３の累積点灯時間に基づいて、記憶部２５内の光出力補正テーブルを参照し、その光出力補正テーブルの内容に従って各ＬＥＤ回路への供給電力を制御してＬＥＤユニット３の出射光により生成される白色光の色度が点灯期間中において常に一定となるように点灯制御部２２への動作指示を出力し、前記ＬＥＤユニット３は温度検出部４を具備し、前記記憶部２５には各色のＬＥＤの温度特性データとして各色のＬＥＤの温度に対する発光ピーク波長変動データが格納されており、前記演算処理部２３は、前記温度検出部４の検出値に従って発光ピーク波長変動データを読み込んで各ＬＥＤ回路への供給電力を補正演算することで、各色のＬＥＤの出力比率を算出することを特徴とするものである。

本発明によれば、タイマーでカウントされたＬＥＤユニットの累積点灯時間と温度検出部の検出値に基づいて、記憶部内の光出力補正テーブルと温度特性データを参照し、その内容に従って各ＬＥＤ回路への供給電力を制御してＬＥＤユニットの出射光により生成される白色光の色度が点灯期間中において常に一定となるようにしたので、光センサを用いる必要が無く、構成が単純化されており、また、複雑な演算も必要無いので、演算負荷も軽く、安価に構成できる利点がある。

以下、本発明を実施するための形態について説明するが、後述の実施形態２−１（図１２）、実施形態２−２（図１３）がそれぞれ請求項１、２の構成に対応しており、その他の実施形態は前提となる構成または付加的な構成として説明する。
（実施形態１）
図１は実施形態１におけるＬＥＤ照明システムのブロック図である。本実施形態におけるＬＥＤ照明システムは、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）のＬＥＤが実装されたＬＥＤユニット３と、前記ＬＥＤユニット３を点灯させるための点灯装置２とからなる。前記ＬＥＤユニット３上のＲ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤ３Ｒ、３Ｇ、３Ｂは、図２に示すように、発光色ごとのＬＥＤ回路を構成するように配線がなされている。

前記点灯装置２は、ＬＥＤユニット３に電力供給を行う電源部２１と、前記ＬＥＤユニット３への電力供給量を調整する点灯制御部２２と、点灯制御部２２への動作指示を出力する演算処理部２３と、ＬＥＤユニット３の点灯時間をカウントするタイマー２４と、制御に必要なデータを記憶する記憶部２５とで構成されている。

点灯制御部２２は演算処理部２３から受信した動作指示に従って、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色のＬＥＤ３Ｒ、３Ｇ、３Ｂへの電力供給制御を行う。具体的には、例えば図３、図４に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色のＬＥＤ回路に直列接続されたスイッチ素子Ｑｒ，Ｑｇ，Ｑｂのオン時間を調整することで、現在の累積点灯時間における出力比率データに従った電力供給制御を行うことが可能である。

図３の回路例では、商用交流電源１を全波整流器ＤＢにより全波整流して脈流電圧を生成し、さらに、スイッチング素子Ｑ１と回生用ダイオードＤ１、チョッパチョークＬ１、平滑用の電解コンデンサＣ１よりなる降圧チョッパ回路により所定の直流電圧に変換し、この直流電圧を限流用の抵抗Ｒｒ，Ｒｇ，Ｒｂを介して、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色のＬＥＤ直列回路に印加しており、図４の波形図に示すように、スイッチ素子Ｑｒ，Ｑｇ，Ｑｂのオン時間をＰＷＭ制御することにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の光出力を可変制御可能としている。

図３のドライバ２６はスイッチング素子Ｑ１を高周波でオン・オフする駆動部であり、演算処理部２３の出力によりスイッチング素子Ｑ１のオン幅を可変制御することにより、コンデンサＣ１の直流電圧を制御可能としている。ドライバ２７はスイッチ素子Ｑｒ，Ｑｇ，Ｑｂを図４に示すように時分割的にオンするように制御する。

図４の一周期は人間の目にちらつきが生じない程度に短い周期に設定される。ドライバ２７はタイマー２４にスイッチ素子Ｑｒ，Ｑｇ，Ｑｂのオン時間の情報を伝達しており、これによりタイマー２４では、Ｒ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤ回路の通電時間を個別に積算することができるものである。

以上の制御に必要なデータを記憶する記憶部２５は、図５に示すように、ＬＥＤユニット３に実装された各色のＬＥＤ３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの光出力補正テーブル２５ａと、タイマー２４でカウントされた点灯時間を記憶する点灯時間メモリ２５ｂからなる。光出力補正テーブル２５ａには、各色のＬＥＤ３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの点灯時間経過に伴う光束減衰特性に基づき、所定の色度を有する白色光を得るためのＲ、Ｇ、Ｂの各色のＬＥＤ３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの出力比率データが含まれている。

光出力補正テーブル２５ａの具体例について説明する。図６に示すように、ＬＥＤは点灯時間経過にともなって半導体構造の劣化により、その出射光の光束が減衰することが知られている。また、その減衰特性は、Ｒ、Ｇ、ＢなどＬＥＤの種類によって減衰の比率が異なる。つまり、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色のＬＥＤの出射光を混合して白色光を得る場合には、ＬＥＤユニットの点灯期間中において常に色度を一定に保つために、各色のＬＥＤの光束減衰特性に合わせて光出力特性を調整する必要がある。

本実施形態においては、色度座標（ｘ＝０．３３，ｙ＝０．３３）付近の白色光を出力する場合の光出力補正テーブルを用いて説明する。光出力補正テーブルは、表１に示すとおり、ＬＥＤユニットの点灯経過時間におけるＲ、Ｇ、Ｂ各色のＬＥＤの光束減衰率と、前記光束減衰率に基づき、前記の色度座標（ｘ＝０．３３、ｙ＝０．３３）の白色光を得るためのＲ、Ｇ、Ｂ各色のＬＥＤの出力比率データから構成されている。さらに、前記出力比率データは、ＬＥＤユニットを１００％点灯した場合のデータのほか、調光点灯した場合に必要となる出力比率データも含んでいる。

本実施形態のＬＥＤ照明システムにおける動作を図７のフローチャートに沿って説明する。ＬＥＤ照明システムに電源が投入されると、点灯装置の記憶部内の点灯時間メモリに書き込まれているＬＥＤユニットの累積点灯時間を読み出す（＃１）。ステップ＃１にて記憶部から読み出された累積点灯時間に基づいて、演算処理部は記憶部内の光出力補正テーブルを参照し、所定の色度の白色光を得るためのＲ、Ｇ、Ｂ各色のＬＥＤの出力比率データを読み出す（＃２）。演算処理部は出力比率データの内容に基づいて、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色のＬＥＤの点灯デューティ比を算出し、前記算出された点灯デューティ比を点灯制御部に動作指示として送信する（＃３）。点灯制御部は演算処理部から受信した動作指示に従って、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色のＬＥＤへの電力供給制御を行う。

さらに、タイマーは点灯時間をカウントして（＃４）、前記カウントされた値を記憶部内の点灯時間メモリに累積点灯時間として格納する（＃５）。以後、ＬＥＤユニットの点灯中は、記憶部から累積点灯時間の読み出しと、点灯時間の書き込みを繰り返す。

なお、調光点灯を必要とする場合には、その調光レベルに応じた出力比率データを光出力補正テーブルから読み出して、ＬＥＤユニットの電力供給制御を行う。例えば、累積点灯時間が１万時間を経過した時点において、５０％調光点灯する場合は、前記光出力補正テーブル（表１）より出力比率データ（Ｒ＝１６．５、Ｇ＝３７．５、Ｂ＝５．２５）を読み込んで点灯デューティ比を算出し、ＬＥＤユニットへの電力供給制御を行う。

以上の制御によれば、光出力補正テーブルのデータに基づいて、各ＬＥＤの点灯時間経過に伴う光束減衰に応じてＬＥＤユニットのＲ、Ｇ、Ｂ各色のＬＥＤへの電力供給量を、点灯時間経過に連動して自動的に調節できるため、ＬＥＤユニットの点灯期間中において常に一定色度の白色光を得ることができる。

また、本実施形態の構成においては、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色のＬＥＤの出力比率算出にあたって、ＬＥＤ照明システムの点灯装置の記憶部内に予め格納された光出力補正テーブルのデータを用いるため、光センサは不要となる。また、本実施形態における点灯制御の形態では、光センサ自身の検出特性のばらつきや性能に影響されないため、所定の色度の白色光を正確に得ることができる。

演算処理部は光出力補正テーブルの出力比率データに基づいて、点灯制御部への動作制御指示を出力するのみであるから、高度な演算処理能力を必要とせず、安価な部品を利用可能である。結果として、本実施形態のＬＥＤ照明システムは安価に実現することが可能となる。また、タイマーや記憶部は、演算処理部と共に１チップマイコンで実現しても良い。

発光波長の異なる複数のＬＥＤの出射光の混合により白色光を得るには、上述のように、Ｒ、Ｇ、Ｂの三原色を混合する方式のほか、ｘｙ色度座標上で補色関係にある２色の混合、或いは４色以上のＬＥＤの出射光混合によっても同様に実現することが出来る。

本実施形態において、ＬＥＤユニットに実装するＬＥＤの種類、発光色を変更して、同様に所定の色度の白色光を得る場合は、光出力補正テーブルのデータを変更することで対応可能であって、点灯装置の大幅な設計変更は不要で、製品設計が容易になるメリットがある。

（実施形態２）
図８に本発明の実施形態２のＬＥＤ照明システムの構成を示す。本実施形態のＬＥＤ照明システムは、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）のＬＥＤが実装されたＬＥＤユニット３と、前記ＬＥＤユニット３を点灯させるための点灯装置２からなり、前記ＬＥＤユニット３の基板上に、基板温度を検出するための温度センサ４が具備されている。

点灯装置２は、実施形態１と同様に、電源部２１、点灯制御部２２、演算処理部２３、タイマー２４、記憶部２５から構成されている。前記記憶部２５には、図９に示すように、ＬＥＤユニット３に実装された各色のＬＥＤの光出力補正テーブル２５ａと、タイマー２４でカウントされた点灯時間を記憶する点灯時間メモリ２５ｂのほかに、ＬＥＤユニット３に実装されたＲ、Ｇ、Ｂ各色のＬＥＤの温度特性データが格納されている。

記憶部２５の温度特性データは、光出力補正テーブル２５ａに対する温度補正係数２５ｃ（表２）と、発光ピーク波長の温度に対する波長変動特性データ２５ｄ（図１０）から構成されている。温度補正係数２５ｃは、ＬＥＤユニット３の基板温度が基準温度Ｔに対して変化した場合における光出力補正テーブル２５ａの補正係数が含まれている。

実施形態１では、点灯時間経過に伴う各色ＬＥＤの光束減衰に関わらず、点灯期間中において常に一定色度の白色光を容易に出力可能なＬＥＤ照明システムについて示した。ＬＥＤの特性変動の要因としては、実施形態１で示した点灯時間経過による光束減衰のほか、点灯中の基板温度によって前記の光束減衰特性が変化する、また、ＬＥＤの発光ピーク波長が変動することが知られている。

そこで、本実施形態においては、実施形態１で示した光出力補正に加え、基板温度によるＬＥＤの特性変化に対して、ＬＥＤユニットに具備された温度センサの検出値に基づいた点灯制御を行うことで、点灯期間中における白色光の色度を一定に保つものである。

本実施形態におけるＬＥＤ照明システムの動作を図１１のフローチャートに沿って説明する。ＬＥＤ照明システムに電源が投入されると、点灯装置の記憶部内の点灯時間メモリに書き込まれているＬＥＤユニットの累積点灯時間を読み出す（＃１）。ステップ＃１にて記憶部から読み出された累積点灯時間に基づいて、演算処理部は、記憶部内の光出力補正テーブルを参照し、一定色度の白色光を得るためのＲ、Ｇ、Ｂ各色のＬＥＤの出力比率データを読み出す（＃２）。

ＬＥＤユニットの基板上の温度センサは、点灯中における基板温度を検出し、検出値を演算処理部に送信する。演算処理部は温度センサから前記検出値を受信すると、ＬＥＤユニット基板温度が基準温度であるか否か判別する（＃６）。前記検出値が基準温度内であれば、演算処理部はステップ＃２で読み込んだ出力比率データにもとづいて、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色のＬＥＤの点灯デューティ比を算出し、前記算出された点灯デューティ比を動作指示として点灯制御部に送信する（＃３）。また、点灯制御部は受信した点灯デューティ比に従って、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色のＬＥＤへの電力供給制御を行う。

一方、ステップ＃６において、演算処理部が温度センサの検出値は基準温度外であると判別した場合、その検出値に対応する温度補正係数を記憶部より読み込み（＃７）、ステップ＃２で読み込んだ出力比率データに積算し、出力比率修正データを生成する（＃８）。更に演算処理部は前記出力比率修正データにもとづいて、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色のＬＥＤの点灯デューティ比を算出し、前記算出された点灯デューティ比を動作指示として点灯制御部に送信する（＃３）。また、点灯制御部は受信した点灯デューティ比に従って、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色のＬＥＤへの電力供給制御を行う。

タイマーは点灯時間をカウントして（＃４）、前記カウントされた値を記憶部内の点灯時間メモリに累積点灯時間として格納する（＃５）。以後、ＬＥＤユニットの点灯中は、記憶部から累積点灯時間の読み出しと、点灯時間の書き込みを繰り返す。

（実施形態２−１）
また、図１２に本実施形態の別の制御フローを示す。この例では、基板温度によるＬＥＤ素子のピーク波長変動に対する補正機能も加えたものである。

ＬＥＤ照明システムに電源投入されると、点灯装置の記憶部内の点灯時間メモリに書き込まれているＬＥＤユニットの累積点灯時間を読み出す（＃１）。演算処理部は、ステップ＃１にて記憶部から読み出された累積点灯時間に基づいて、記憶部内の光出力補正テーブルを参照し、一定色度の白色光を得るためのＲ、Ｇ、Ｂ各色のＬＥＤの出力比率データを読み出す（＃２）。

ＬＥＤユニット基板上の温度センサは、点灯中における基板温度を検出し、検出値を演算処理部に送信する。演算処理部は、温度センサから前記検出値を受信すると、ＬＥＤユニット基板温度が基準温度であるか否か判別する（＃６）。

前記検出値が基準温度内であれば、ステップ＃２で読み込んだ出力比率データに基づいて、演算処理部は出力比率データを受信し、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色のＬＥＤ素子の点灯デューティ比を算出し、前記算出された点灯デューティ比を動作指示として点灯制御部に送信する（＃３）。また、点灯制御部は受信した点灯デューティ比に従って、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色のＬＥＤへの電力供給制御を行う。

一方、ステップ＃６において、演算処理部が温度センサの検出値は基準温度外であると判別した場合、その検出値に対応する温度補正係数を記憶部より読み込み（＃７）、ステップ＃２で読み込んだ出力比率データに温度補正係数を積算する（＃８）。更に、演算処理部は、記憶部より波長変動特性データを読み込み（＃９）、温度センサの検出値に対応するＬＥＤの発光ピーク波長に基づいて演算処理を行い、出力比率修正データを生成する（＃１０）。演算処理部は前記出力比率修正データに基づいて、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色のＬＥＤの点灯デューティ比を算出し、前記算出された点灯デューティ比を動作指示として点灯制御部に送信する（＃３）。また、点灯制御部は受信した点灯デューティ比に従って、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色のＬＥＤへの電力供給制御を行う。

タイマーは点灯時間をカウントして（＃４）、前記カウントされた値を記憶部内の点灯時間メモリに累積点灯時間として格納する（＃５）。以後、ＬＥＤユニットの点灯中は、記憶部から累積点灯時間の読み出しと、点灯時間の書き込みを繰り返す。

（実施形態２−２）
また、図１３にさらに別の制御フローを示す。この例では、温度センサの検出値により点灯時間のカウント値を補正する機能を付加したものである。

ＬＥＤユニット基板上の温度センサは、点灯中における基板温度を検出し、検出値を演算処理部に送信する。演算処理部は温度センサから前記検出値を受信すると、ＬＥＤユニット基板温度が基準温度であるか否か判別する（＃６）。前記検出値が基準温度内であれば、点灯時間カウントのタイマーの動作クロックを初期設定のまま保持し、タイマーでカウントされた点灯時間に対応した出力比率データを光特性補正テーブルから読み込んで、ＬＥＤユニットの電力供給制御を行う（＃３）。

一方、ステップ＃６において、演算処理部が温度センサの検出値は基準温度外であると判別した場合、その検出値に対応する温度補正係数を記憶部より読み込み、前記温度補正係数に対応して、検出値が基準温度よりも高い場合はタイマーの動作クロックを上げ、検出値が基準温度よりも低い場合はタイマーの動作クロックを下げるようにして、基板温度の検出値に対応して点灯時間のカウント速度を調整する（＃１１）。たとえば、基準温度Ｔよりも１０℃高い温度を検出した場合は、表２の温度補正係数に従って、タイマーの動作クロックを１．１倍に高めて点灯時間のカウントを加速させる。演算処理部は、点灯時間を読み出し（＃１’）、本来の点灯時間に対し、温度補正係数で加速された点灯時間値に従って光出力補正テーブルを参照し（＃２’）、出力比率データを読み込んで、ＬＥＤユニットの電力供給を行う（＃３’）。タイマーは点灯時間をカウントして（＃４’）、前記カウントされた値を記憶部内の点灯時間メモリに累積点灯時間として格納する（＃５）。

本実施形態によれば、ＬＥＤユニット基板の温度を検出する温度センサを付加することにより、点灯時間経過による光束減衰補正に加え、ＬＥＤユニットの基板温度による光出力変動特性についても補正することができ、ＬＥＤユニットの点灯期間中において、更に精度よく一定色度の白色光を得るための点灯制御が可能となる。

（実施形態３）
図１４は本発明のＬＥＤ照明システムにおける点灯装置の構造の一例である。点灯装置２は、図１４（ｂ）に示すように、電源部２１、点灯制御部２２、演算処理部２３、タイマー２４が搭載されたメイン基板２ａと、記憶部２５が搭載されたサブ基板２ｂで構成され、メイン基板２ａとサブ基板２ｂは容易に着脱が可能な構造となっている。具体的には、図１４（ａ）に示すようなカード型のサブ基板２ｂを、サブ基板２ｂの端子を介してメイン基板２ａに取り付け、半田付けなどにより電気的接続を確保する構造、あるいはメイン基板にサブ基板用のソケットを設置しておき、ＩＣ形状のサブ基板をソケットに固定する構造などがある。

このような構造を採用することにより、ＬＥＤユニットに使用するＬＥＤを変更する場合には、ＬＥＤユニットに実装するＬＥＤの発光波長に対応した光特性補正データを格納したサブ基板を取り替えるだけで、同様の一定色度の白色光を出力するＬＥＤ照明システムを構成することができる。したがって、ＬＥＤユニットに使用するＬＥＤの変更や特性違いに対して、点灯装置の大幅な設計変更なしに容易に対応することができる。

（実施形態４）
図１５は本発明のＬＥＤ照明システムを用いた照明器具の斜視図であり、図１６はその分解斜視図である。この照明器具５は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色のＬＥＤを実装したＬＥＤユニット３と、このＬＥＤユニット３を駆動するための点灯装置２と、各ＬＥＤからの出射光を拡散させる拡散パネル６とを有している。点灯装置２は、点灯時間経過および点灯時のＬＥＤユニット３の基板温度によるＬＥＤの光出力特性変動に対して、ＬＥＤユニット３への電力供給量を自動的に補正する機能を具備し、点灯期間中において常に一定色度の白色光を出力することが可能である。この例では、スポットライトの形態としているが、ダウンライトの形態としても良いし、その他の任意の形態であっても良い。

本発明の実施形態１の全体構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態１のＬＥＤユニットの構成を示す回路図である。 本発明の実施形態１の点灯制御部の構成を示す回路図である。 本発明の実施形態１の点灯制御部の動作を示す波形図である。 本発明の実施形態１の記憶部の構成を示す説明図である。 本発明の実施形態１のＬＥＤの点灯時間に対する光束減衰特性を示す特性図である。 本発明の実施形態１の動作説明のためのフローチャートである。 本発明の実施形態２の全体構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態２の記憶部の構成を示す説明図である。 本発明の実施形態２のＬＥＤの動作温度による波長変動特性を示す特性図である。 本発明の実施形態２の動作説明のためのフローチャートである。 本発明の実施形態２の一変形例の動作説明のためのフローチャートである。 本発明の実施形態２の他の変形例の動作説明のためのフローチャートである。 本発明の実施形態３のＬＥＤ照明システムの実装構造の説明図であり、（ａ）は基板の斜視図、（ｂ）は基板のブロック図である。 本発明の実施形態４の照明器具の斜視図である。 本発明の実施形態４の照明器具の分解斜視図である。 従来例１の要部構成を示す斜視図である。 従来例２のブロック回路図である。

符号の説明

２ 点灯装置
２１ 電源部
２２ 点灯制御部
２３ 演算処理部
２４ タイマー
２５ 記憶部
３ ＬＥＤユニット

Claims (6)

1. 異なる波長の光を出射する複数のＬＥＤが実装されたＬＥＤユニットと、前記ＬＥＤユニットに電力を供給する点灯装置からなり、前記ＬＥＤユニットの各ＬＥＤの出射光の混合によって白色光を得る照明システムであって、
   前記ＬＥＤユニットに実装された複数のＬＥＤは、発光波長ごとに複数のＬＥＤが電気的に接続されたＬＥＤ回路を構成するように配線され、
   前記点灯装置は、ＬＥＤユニットに電力供給を行う電源部と、前記電源部に接続されて各ＬＥＤ回路に供給する電力を制御可能な点灯制御部と、点灯制御部への動作指示を出力する演算処理部と、ＬＥＤユニットの点灯時間をカウントするタイマーと、ＬＥＤユニットの各ＬＥＤの特性変動に対する光出力補正テーブルが格納された記憶部とを具備し、
   前記演算処理部は、タイマーでカウントされたＬＥＤユニットの累積点灯時間に基づいて、記憶部内の光出力補正テーブルを参照し、その光出力補正テーブルの内容に従って各ＬＥＤ回路への供給電力を制御してＬＥＤユニットの出射光により生成される白色光の色度が点灯期間中において常に一定となるように点灯制御部への動作指示を出力し、
   前記ＬＥＤユニットは温度検出部を具備し、前記記憶部には各色のＬＥＤの温度特性データとして各色のＬＥＤの温度に対する発光ピーク波長変動データが格納されており、前記演算処理部は、前記温度検出部の検出値に従って発光ピーク波長変動データを読み込んで各ＬＥＤ回路への供給電力を補正演算することで、各色のＬＥＤの出力比率を算出することを特徴とするＬＥＤ照明システム。
2. 異なる波長の光を出射する複数のＬＥＤが実装されたＬＥＤユニットと、前記ＬＥＤユニットに電力を供給する点灯装置からなり、前記ＬＥＤユニットの各ＬＥＤの出射光の混合によって白色光を得る照明システムであって、
   前記ＬＥＤユニットに実装された複数のＬＥＤは、発光波長ごとに複数のＬＥＤが電気的に接続されたＬＥＤ回路を構成するように配線され、
   前記点灯装置は、ＬＥＤユニットに電力供給を行う電源部と、前記電源部に接続されて各ＬＥＤ回路に供給する電力を制御可能な点灯制御部と、点灯制御部への動作指示を出力する演算処理部と、ＬＥＤユニットの点灯時間をカウントするタイマーと、ＬＥＤユニットの各ＬＥＤの特性変動に対する光出力補正テーブルが格納された記憶部とを具備し、
   前記演算処理部は、タイマーでカウントされたＬＥＤユニットの累積点灯時間に基づいて、記憶部内の光出力補正テーブルを参照し、その光出力補正テーブルの内容に従って各ＬＥＤ回路への供給電力を制御してＬＥＤユニットの出射光により生成される白色光の色度が点灯期間中において常に一定となるように点灯制御部への動作指示を出力し、
   前記ＬＥＤユニットは温度検出部を具備し、前記記憶部には各色のＬＥＤの温度特性データが格納されており、前記演算処理部は、前記温度検出部の検出値に対応する温度特性データに従って、タイマーでカウントされる累積点灯時間を補正することにより各ＬＥＤ回路への供給電力を補正演算することを特徴とするＬＥＤ照明システム。
3. 前記光出力補正テーブルは、各色のＬＥＤの点灯時間経過に伴う光束減衰特性と、前記光束減衰特性に対応してＬＥＤユニット出射光から生成される白色光の色度を一定に保つための各色のＬＥＤの出力比率データを含むことを特徴とする請求項１または２に記載のＬＥＤ照明システム。
4. 前記点灯装置は、電源部、点灯制御部、タイマー、演算処理部が搭載されたメイン基板と、記憶部が搭載されたサブ基板からなり、メイン基板とサブ基板はそれぞれ別の回路基板で構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＬＥＤ照明システム。
5. ＬＥＤユニットに実装されるＬＥＤは、出射光の混合によって白色光を生成することのできる少なくとも２種類以上のＬＥＤで構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＬＥＤ照明システム。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のＬＥＤ照明システムのＬＥＤユニットおよび点灯装置を器具本体に搭載し、ＬＥＤユニットの各ＬＥＤからの出射光を混合する拡散部材を有することを特徴とする照明器具。

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