JP4651528B2 - 点灯制御装置および照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、照射方向が異なる複数の光源の点灯を制御する点灯制御装置に係わり、特に複数の光源による配光を制御する技術に関する。

道路トンネル内の照明においては、車両の進行方向に向けて光を照射して、主として先行する車の背面を明るく照らし出すように作用するプロビーム照明と、車両の進行方向と反対向きに光を照射して、主として路面を明るく照らし出すように作用するカウンタービーム照明とがある。交通量が多い場合には、車両の背面を照らし出すプロビーム照明が有効に作用し、逆に交通量が少ない場合にはカウンタービーム照明が有効に作用する。

そこで、これら２つの照明方式を組み合わせることで適切なトンネル内照明を実現する技術が各種提案されている。たとえば、特許文献１には、都市部など交通量の多いトンネルに対応するために、カウンタービーム照明用の光源とプロビーム照明用の光源を備えると共に、カウンタービーム照明よりプロビーム照明を強めたトンネル照明器具が開示されている。また、特許文献２には、プロビーム照明用の第１照明器具とカウンタービーム照明用の第２照明器具とを等間隔で交互に連続配置することで、簡単な照明器具を使用しつつ、２つの照明方式の利点が発揮される道路照明方法が提案されている。

また、交通量や野外輝度に応じてカウンタービーム照明とプロビーム照明とを切り替えるようにしたトンネル照明装置もある（たとえば、特許文献３、特許文献４参照。）。

特開平８−２７３４０８号公報 特開２００２−６３８０３号公報 特開昭６１−１３８４０４号公報 特開平５−１９０００４号公報

特許文献１、２に開示された技術では、カウンタービーム照明とプロビーム照明との比率（配光）は、設置場所毎に、たとえば、その場所での平均的な交通量に応じて、予め固定的に設定されるので、刻々と変化する交通状況に応じて適切な照明を行なうことはできない。また、設置場所の状況を予め調べ、その場所に適した配光を備えた照明装置を用意する必要もある。

一方、特許文献３、４に開示されているように、カウンタービーム照明とプロビーム照明とを単に切り替えるだけでは、実現可能な配光パターンが数種類に限定されてしまい、交通状況に応じた最適な照明を実現することができない。また、単なる切り替えでは、配光パターンと共にトンネル内の明るさまで変化する場合がある。

本発明は、上記の問題を解決しようとするものであり、多様な配光パターンを、全体の明るさを変えずに実現することのできる点灯制御装置および照明装置を提供することを目的としている。

上記の目的は以下に示す各項の発明により達成される。

請求項１に係わる発明は、照射方向が異なる複数の光源の点灯を制御することで前記複数の光源による配光を制御する点灯制御装置であって、
前記各光源の明るさをパルス幅変調方式で制御すると共に、前記複数の光源に与えるパルス幅の合計値とパルス幅の比率の設定を受け付け、前記複数の光源に与えるパルス幅の合計値を前記設定された合計値に維持しながら、これらの光源に与えるパルス幅の比率が前記設定された比率になるように前記複数の光源のそれぞれに与えるパルス信号を生成する
ことを特徴とする点灯制御装置である。

上記発明によれば、照射方向が異なる複数の光源をそれぞれパルス幅変調方式で駆動して調光すると共に、該複数の光源に与えるパルス幅の合計を設定された合計値に維持しながら、これらの光源に与えるパルス幅の比率が設定された比率になるように各光源に与えるパルス信号を生成する。これにより、全体としての明るさを設定された合計値に対応する明るさに維持しながら、複数の光源による配光を変えることができる。

請求項２に係わる発明は、照射方向が異なる複数の光源と、
前記複数の光源の点灯を制御する請求項１に記載の点灯制御装置と
を有する
ことを特徴とする照明装置である。

上記発明によれば、全体としての明るさを変化させずに、配光を変えることのできる照明装置が提供される。

請求項３に係わる発明は、前記光源は、ＬＥＤを使用したものである
ことを特徴とする請求項２に記載の照明装置である。

上記発明によれば、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)は、オンオフの応答性が良く、パルス幅変調制御に適している。

請求項４に係わる発明は、当該照明装置はトンネル内を照明するものであり、
前記複数の光源は、前記トンネル内で車両の進行方向に向けて光を照射する第１光源と、前記トンネル内で車両の進行方向と反対向きに光を照射する第２光源とを有する
ことを特徴とする請求項２または３に記載の照明装置である。

上記発明によれば、第１光源は、所謂、プロビーム照明用の光源であり、第２光源は、所謂、カウンタービーム照明用の光源である。トンネル内の明るさを変化させずに、プロビーム照明とカウンタービーム照明との比率（配光）を変えることができ、様々な交通状況に対応した適切なトンネル内照明が可能になる。

本発明に係わる点灯制御装置および照明装置によれば、多様な配光パターンを、全体の明るさを変えずに実現することができる。

以下、図面に基づき本発明の各種実施の形態を説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係わる照明装置５の回路構成を示している。照明装置５は、照明ユニット１０と、該照明ユニット１０の点灯を制御する点灯制御手段としての点灯制御部２０とから構成される。照明ユニット１０は、光の照射方向が異なる第１光源Ｌ１と第２光源Ｌ２とから構成される。これらはＬＥＤを光源に使用している。

点灯制御部２０は、配光指令入力部２１と、ＰＷＭ制御部Ｍ１と、反転回路２３と、第１ドライバＤ１と、第２ドライバＤ２とを備えている。

配光指令入力部２１は、第１光源Ｌ１と第２光源Ｌ２との明るさの比率（配光）を指示する機能を果たし、第１光源Ｌ１と第２光源Ｌ２との明るさの比率を表した配光信号２５をＰＷＭ制御部Ｍ１へ出力する。配光指令入力部２１は、明るさの比率を指定するための操作部であってもよいし、外部装置から配光信号を入力する入力回路でもかまわない。

ＰＷＭ制御部Ｍ１は、照明ユニット１０に与える第１パルス信号Ｓ１をパルス幅変調（ＰＷＭ）方式で生成する回路（パルス生成手段）である。ここでは、１キロヘルツの周期でパルスを生成し、各周期でのパルス幅（パルスのオン期間）は、配光指令入力部２１から入力される配光信号２５に応じて、デューティ比０％（パルスなし）〜１００％（パルス連続出力）の間で変更される。第１パルス信号Ｓ１は第１ドライバＤ１を経て第１光源Ｌ１に与えられる。第１光源Ｌ１は第１パルス信号Ｓ１が含むパルス幅に応じて調光され、パルス幅が長くなるほど（デューティ比が１００％に近づくほど）第１光源Ｌ１は明るく点灯する。

反転回路２３は、信号のオンオフを反転させる回路であり、第１パルス信号Ｓ１を反転させた第２パルス信号Ｓ２を出力する。第２パルス信号Ｓ２は第２ドライバＤ２を経て第２光源Ｌ２に与えられる。第２光源Ｌ２は第２パルス信号Ｓ２のパルス幅に応じて調光され、パルス幅が長くなるほど（デューティ比が１００％に近づくほど）第２光源Ｌ２は明るく点灯する。第１ドライバＤ１および第２ドライバＤ２は、第１パルス信号Ｓ１や第２パルス信号Ｓ２に応じて、光源Ｌ１、Ｌ２へ駆動電流を供給する回路である。

図２は、点灯制御部２０が出力する第１パルス信号Ｓ１と第２パルス信号Ｓ２の波形の一例を示している。図２（ａ）に示す第１パルス信号Ｓ１は周期Ｔ、パルス幅ｐ１のパルス信号であり、図２（ｂ）に示す第２パルス信号Ｓ２は、第１パルス信号Ｓ１を反転させた信号なので、周期Ｔ、パルス幅（Ｔ−ｐ１）のパルス信号になっている。すなわち、第１パルス信号Ｓ１のパルス幅ｐ１と第２パルス信号Ｓ２のパルス幅（Ｔ−ｐ１）との合計は常に１周期の長さＴと一致し、第１パルス信号Ｓ１のパルス幅ｐ１と第２パルス信号Ｓ２のパルス幅（Ｔ−ｐ１）との比率を変更して配光を変えても、全体としての明るさは変化しないように調光制御される。

図３は、照明ユニット１０の外形を示している。照明ユニット１０は断面山形のベース１３を備え、該ベース１３の一方の斜面に第１光源Ｌ１を、他方の斜面に第２光源Ｌ２を配設して構成される。第１光源Ｌ１および第２光源Ｌ２は、それぞれ単体のＬＥＤで構成されてもよいし、それぞれ複数のＬＥＤで構成されてもよい。

図４は、照明ユニット１０の道路トンネルへの設置状態と、照明ユニット１０による各種の照明方式とを例示している。トンネルの天井には、光源Ｌ１、Ｌ２を下向きにした照明ユニット１０を、トンネルの長さ方向に沿って多数連設してある。第１光源Ｌ１は、トンネル内での車両３１の進行方向に向けて光を照射し、第２光源Ｌ２は、車両３１の進行方向と反対向きに光を照射するように配置されている。

すなわち、第１光源Ｌ１は、図４（ａ）に示すように、上方から車両３１の進行方向側の斜め下方に向けて光を照射し、プロビーム照明として作用する。第２光源Ｌ２は、図４（ｂ）に示すように、上方から車両３１の反進行方向側の斜め下方に向けて光を照射し、カウンタービーム照明として作用する。図４（ｃ）に示すように第１光源Ｌ１と第２光源Ｌ２の双方を同じ明るさで点灯させると対称照明として作用する。

照明装置５の点灯制御部２０により第１光源Ｌ１と第２光源Ｌ２との明るさの比率（配光）は調整され、第１光源Ｌ１を第２光源Ｌ２より明るく設定するとプロビーム照明の効果が強まり、第２光源Ｌ２を第１光源Ｌ１より明るくするとカウンタービーム照明の効果が強まる。照明装置５では、カウンタービーム照明からプロビーム照明までを無段階に調整することができる。また、カウンタービーム照明とプロビーム照明との比率をどのように設定しても、全体として明るさを一定に保つことができる。

たとえば、交通量を別途のセンサで検知し、検知した交通量に応じてカウンタービーム照明とプロビーム照明との比率を自動調整するようにすれば、刻々と変化する交通状況に応じた適切なトンネル内照明が実現される。

また、カウンタービーム照明とプロビーム照明との比率を任意に調整できるので、設置場所の状況を予め調べ、その場所に適する配光を備えた照明装置を個別に用意する必要がなく、照明装置５をどのようなトンネルにも汎用的に使用でき、量産効果により製造コストを下げることができる。

次に、第２の実施の形態を説明する。

図５は、第２の実施の形態に係わる照明装置５０の回路構成を示している。第２の実施の形態では、照射方向が異なるｎ（ｎは２以上の任意の整数）個の光源を制御する。照明装置５０は、ｎ個の光源Ｌ１〜Ｌｎと、点灯制御部５１とから構成される。

光源Ｌ１〜Ｌｎは、ＬＥＤを使用した光源である。点灯制御部５１は、配光指令入力部５２と、パルス幅設定部５３と、第１から第ｎのＰＷＭ制御部Ｍ１〜Ｍｎと、第１から第ｎのドライバＤ１〜Ｄｎとを備えている。なお、図１と同一構成の部分には同一の符号を付してある。

配光指令入力部５２は、ｎ個の光源Ｌ１〜Ｌｎにおける明るさの比率を表わした配光情報をパルス幅設定部５３に与える。パルス幅設定部５３は、配光指令入力部５２から入力された配光情報に従って、ＰＷＭ制御部Ｍ１〜Ｍｎで生成させるパルス信号Ｓ１〜Ｓｎのパルス幅を演算して決定し、該決定したパルス幅を表わす制御信号をそれぞれ、対応するＰＷＭ制御部Ｍ１〜Ｍｎへ出力する。ここでは、パルス幅設定部５３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を主体に構成され、パルス幅変調における１周期分の時間Ｔを、配光情報が示す比率に応じてｎ個のパルス信号に割り振るようになっている。

図６は、点灯制御部５１が出力するｎ個のパルス信号Ｓ１〜Ｓｎの一例を示している。各パルス信号Ｓ１〜Ｓｎのパルス幅ｐ１〜ｐｎの合計は、パルス幅変調制御における１周期Ｔと一致するように設定されている。このように、照明装置５０においては、パルス幅ｐ１〜ｐｎの比率を変えてもこれらの合計が一定値（Ｔ）に維持されるので、全体の明るさを一定に保ちつつ、ｎ個の光源Ｌ１〜Ｌｎによる配光を変更することができる。すなわち、全体の明るさを一定に保ちつつ、３次元的な配光を無段階に制御することができる。図６の例では、パルス信号Ｓ１〜Ｓｎにおけるパルスｐ１〜ｐｎの位相（立ち上がりタイミング）を同じにしたが、パルスｐ１〜ｐｎの位相は相違してもかまわない。

以上、本発明の実施の形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成は実施の形態に示したものに限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

たとえば、調光制御の方式はパルス幅変調制御方式に限定されず、他の方式であってよい。各光源で消費される電力の合計を一定に維持しながら、各光源が消費する電力の比率を変更できるように構成されればよい。光源Ｌ１〜ＬｎはＬＥＤを使用したものに限定されない。

また、トンネル内に設置した多数の照明ユニット１０の配光は、ユニット毎に個別の点灯制御部２０で制御されてもよいし、全体あるいは複数に分けたグループ毎に共通の点灯制御部２０で制御されてもよい。本発明は、照射方向の異なる複数の光源を制御するものであればよく、照射方向毎の光源の個数は、１個でも複数個でもかまわない。

さらに、実施の形態では、本発明を道路トンネルの照明に適用した場合を例に説明したが、他の対象物を照明するための照明装置に適用されてもかまわない。

また、第２の実施の形態では、パルス幅ｐ１〜ｐｎの合計が周期Ｔと一致するようにしたが、パルス幅ｐ１〜ｐｎの合計は周期Ｔより短くても長くてもかまわない。さらに、合計値をどのような長さにするかを別途設定できるように構成してもよい。すなわち、パルス幅の合計値Ｐｔを設定でき、該設定されたＰｔを維持しながら、各光源に与えるパルス幅ｐ１〜ｐｎの比率を変更するように制御されればよい。

本発明の第１の実施の形態に係わる照明装置の回路構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係わる照明装置の点灯制御部が生成する第１パルス信号および第２パルス信号の一例を示す波形図である。 照明ユニットの側面図である。 照明ユニットの道路トンネルへの設置状態と、各種照明方式とを例示した説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係わる照明装置の回路構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態に係わる照明装置の点灯制御部が生成するｎ個のパルス信号の一例を示す波形図である。

符号の説明

Ｄ１〜Ｄｎ…ドライバ
Ｌ１〜Ｌｎ…光源
Ｍ１〜Ｍｎ…ＰＷＭ制御部
Ｓ１…第１パルス信号
Ｓ２…第２パルス信号
ｐ１〜ｐｎ…パルス
５…照明装置
１０…照明ユニット
１３…ベース
２０…点灯制御部
２１…配光指令入力部
２３…反転回路
２５…配光信号
３１…車両
５０…照明装置
５１…点灯制御部
５２…配光指令入力部
５３…パルス幅設定部

Claims (4)

1. 照射方向が異なる複数の光源の点灯を制御することで前記複数の光源による配光を制御する点灯制御装置であって、
   前記各光源の明るさをパルス幅変調方式で制御すると共に、前記複数の光源に与えるパルス幅の合計値とパルス幅の比率の設定を受け付け、前記複数の光源に与えるパルス幅の合計値を前記設定された合計値に維持しながら、これらの光源に与えるパルス幅の比率が前記設定された比率になるように前記複数の光源のそれぞれに与えるパルス信号を生成する
   ことを特徴とする点灯制御装置。
2. 照射方向が異なる複数の光源と、
   前記複数の光源の点灯を制御する請求項１に記載の点灯制御装置と
   を有する
   ことを特徴とする照明装置。
3. 前記光源は、ＬＥＤを使用したものである
   ことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
4. 当該照明装置はトンネル内を照明するものであり、
   前記複数の光源は、前記トンネル内で車両の進行方向に向けて光を照射する第１光源と、前記トンネル内で車両の進行方向と反対向きに光を照射する第２光源とを有する
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の照明装置。

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