JP4974951B2 - Ｌｅｄ調光照明システム - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ調光照明システムに係り、特に、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）で構成された光源の調光を制御する技術に関する。

照明分野では、１００階調程度で電球や蛍光灯を調光している。さらにトライアックを使用して交流電圧波形をチョッパー方式で白熱灯、ハロゲン電球、蛍光灯を調光する調光器も広く実用されている。

電球などのタングステン球はフィラメントが加熱しているので、１００階調で調光しながら消灯した場合、消灯直前の点灯領域においても違和感のない滑らかな調光が可能であった。また蛍光灯の場合はインバター方式の点灯装置を使用しても出力が約３０％までの調光でそれ以下は放電灯の特性で調光できなかった。

またさらに、局部照明などに用いるＬＥＤ照明器具が普及し始めており、出力は２０Ｗ程度以下の場合がほとんどで、ＡＣ１００Ｖ入力でコンパクトなＬＥＤ点灯電源でよって小型の局部照明器具がみうけられる。

しかしながら、出力が５０Ｗクラス以上で全体照明として使用する器具の場合、５０Ｗ以上の直流スイッチング電源を使用しており、ＬＥＤ素子がコンパクトでデザインの自由度が大きいにもかかわらず、直流スイッチング電源のサイズが大きいため、器具のデザインに制約があるか、または直流スイッチング電源を別置きにする必要があった。

商業施設などの装飾的に使用するＬＥＤ表示の調光や、ドットマトリックスのＬＥＤ表示装置の駆動は２５６階調のＰＷＭ信号で駆動するものがほとんどであり、最近、ＬＥＤの明るさが暗い部分の時間変化に対して連続階調的に視認できるようにするため１６ｂｉｔのＰＷＭ信号で駆動する調光制御方式が見受けられた。

２５６階調のＰＷＭ信号で駆動すると、ＬＥＤの出力が０すなわち消灯に近い領域では、明るさが暗くなるにしたがって変化率が大となり、不連続で階段的な調光になり、視覚的に違和感があり、この領域は使用しないで変化表示を行っていた。また１６ｂｉｔのＰＷＭ信号の場合は滑らかな変化を実現できるが、高速な処理が可能なＣＰＵを使用するなど制御装置が大掛かりで高価であった。

ＰＷＭ信号を増幅してＬＥＤを点灯させる方式は、特許文献１に見られるほか制御が単純で簡便な調光方式であるが、ＰＷＭの階調に対してＬＥＤの明るさはリニヤであり、このことは電圧一定のＰＷＭ信号によって増幅することから制御が電流制御であるといえる。したがってＰＷＭの階調に対して比例して直線的に明るさが変化するので、CRTなどのディスプレイにおけるガンマ補正で現せばγ＝１とみなせる。γ＝１の場合の明るさの変化は人間の視感度的には不自然であり 通常人間の視感度的にはγ＝２．２から３．０ が自然な変化といわれており、パソコンのモニターやＴＶ画像ではγ＝２．２が標準的に使用されている。がしかしＬＥＤの一般照明器具でγ補正して違和感のない調光をしたものは見当たらない。

また、単純に電圧を可変にしてＬＥＤの順電流を制御してＬＥＤを調光することは広く知られている。

ただし、電圧変化に対して順電流が二次曲線的に変化するので、測定などに使用する高価で特殊な電圧可変電源装置を使用しない限り微細な調光ができなかった。

電圧可変の場合でも、電源からのＬＥＤまでの距離の相違によって電圧降下のバラツキが生じ、さきに述べた電圧の差によるＬＥＤの明るさのバラツキが大であり、異なる色温度のＬＥＤを用いるＬＥＤ照明器具の明るさ、色温度のバラツキ生じる。特に色温度のバラツキは視覚的に大きな違和感を与える。

上述の点を考慮し、ＬＥＤを電圧調光する点灯ドライバーを分散したＬＥＤ照明器具は見当たらない。

またさらに、商業施設などで省電力のために開店や閉店の時間などに合わせて、あらかじめプログラムされた情報によって照明器具を点消灯するまたは調光するシステムがある。

さらに、劇場などの施設でＲＳ４８５の通信方式を使用して、ＰＷＭ信号に変換し各種照明器具を制御し調光する大規模の調光システムがあった。

これらは、専門の担当者などが管理するもので、一般の人が容易にシステム的に調光した快適な照明空間を得ることはできなかった。

特開２００５−１７４７２５号公報

ＬＥＤはＯＮ−ＯＦＦの応答性が速く微細調光が可能で、このＬＥＤを使用した一般照明における、複数の色温度の異なるＬＥＤを使用し、所望の明るさ、色温度を安定的に制御して、設置場所、使用状況に応じた明るさおよび色温度のＬＥＤ照明器具を複数個制御するＬＥＤ調光照明システムを実現することによって、一般人にシステム化された快適な照明空間を提供することである。

ＬＥＤ素子は極めて小さく、照明器具の設計の自由度が高い特徴を有しており、この特徴を生かした、ＬＥＤを用いた全体照明にも使用できる一般照明器具を提供することである。

さらには色温度の異なるＬＥＤを調光制御できる使用状況に応じた色温度と明るさを調光できる一般照明に使用するＬＥＤ照明器具を提供することである。
またさらに色温度の異なるＬＥＤを多数個使用する場合においても、器具内での色温度のバラツキのないＬＥＤ一般照明器具を提供することである。

制御系がシンプルで他の機器とのインターフェィスが容易で、ソフトウエアで種々の制御ができるデジタル制御で調光条件を設定でき、ＬＥＤを視覚的に違和感のない連続調光ができ、常夜灯としても使用できる明るさ絞った消灯領域近傍も安定的に調光できるＬＥＤを使用する照明システムを実現することである。

ＯＮ−ＯＦＦ時や異なる調光条件に移行するときに連続的に調光できるとともに、連続調光時に人間の視感度的に連続的に明るさおよび色温度の変化を違和感のない調光ができるＬＥＤ調光照明システムを提供することである。

微細な調光条件に対応可能で、ＬＥＤ素子の光量を数％程度にしたときもＬＥＤ素子の光量のバラツキが少ない一般照明に使用するＬＥＤ調光照明システムを提供することである。

一般の人が容易に季節や時間帯による調光条件を設定でき、自動的に調光がなされ且つ手動による調光も対応するＬＥＤを使用した使用場所に適した快適な照明空間を提供できる一般照明に用いるＬＥＤ調光照明システムを実現することである。

本ＬＥＤ調光照明システムは、色温度の異なる複数のＬＥＤとＰＷＭ信号を受信してＰＷＭ信号に比例した直流電圧を出力するＬＥＤを点灯する複数の点灯モジュールおよび前記点灯モジュールに電力を供給する複数の直流スイッチング電源モジュールを内蔵するＬＥＤ照明器具と、ＬＥＤ照明器具を手動で点消灯およびまたは調光する複数のスイッチと、前記スイッチの点消灯およびまたは調光信号を信号変換してシリアル通信で出力する機能を有するＩ/Ｏユニットと、Ｉ/Ｏユニットからの信号をシリアル通信で受信してあらかじめ設定する調光情報を格納するメモリ，前記調光信号と前記調光情報を演算しＰＷＭ信号として出力するＣＰＵとおよびパソコンやインターネットなどとの外部通信機能を有する通信モジュールよりなる制御ユニットによって主に構成し、
前記ＬＥＤの発光量と前記点灯モジュールから出力される電圧との関係を発光量＝入力電圧の乗数に比例させその指数を２．２から３となるよう前記ＣＰＵで演算させたＰＷＭ信号を前記点灯モジュールに入力するように構成する。

外部のパソコンやインターネットを介して管理センターから通信によって設定する調光情報を直接メモリに格納するかまたはＳＤカードなどの記録媒体に記録した調光情報を読みとってメモリに格納した調光情報と、点灯スイッチおよびまたは調光スイッチからのオン信号およびまたは調光信号を照合し、前記スイッチに割り当てられたＬＥＤ照明器具の点灯モジュールに、前記照合した調光情報に基づいてＣＰＵで演算するようプログラムして所定のＰＷＭ信号を点灯モジュールに入力し、前記ＰＷＭ信号に対応した直流電圧を各々直列回路としたＬＥＤに印加してＬＥＤを所定の明るさまたは連続調光に点灯する。

点灯スイッチの場合は点灯スイッチをオンすると、オン信号がＩ/Ｏユニットのリレー回路とＰＩＣによってデジタル信号化され通信ドライバを介して、制御ユニットのレシーバを通ってＣＰＵに信号が入力される。

調光スイッチで手動調光は、前記調光スイッチからのＡＣチョッパ波形電圧を分圧して整流しＤＣ変換した後、絶縁のためＣｄＳホトカプラで受けてその電圧をＰＩＣに入力しデジタル信号に変換し、上述と同じくＣＰＵに調光信号が入力される。

ＰＩＣで容易に処理できる階調は８ｂｉｔであるが、８ｂｉｔ調光するとＬＥＤの消灯領域近傍では発光量の変化率は高く、視覚的に不連続な調光になるので、前記ＣＰＵで１０ｂｉｔないし１２ｂｉｔに補間するようプログラムして視覚的に連続階調の調光とする。なお１２ｂｉｔを超えた階調の場合はＣＰＵが高価になるまたは複雑な回路構成となるので最大の階調を１２ｂｉｔとする。

また、手動調光時に色温度が変化しないように、各色温度のＬＥＤに対応した点灯モジュールに入力するＰＷＭ信号は一定の割合で変化するようになされている。さらに手動調光の値は、あらかじめ設定した調光情報の調光値に手動調光の値を乗じた割合のＰＷＭ信号が点灯モジュールに入力されるようＣＰＵで演算されるようプログラムした。

ＬＥＤ照明器具は色温度の異なるＬＥＤを交互に配列され、各ＬＥＤの色温度ごとに複数個のＬＥＤを直列回路とする。前記直列回路ごとに点灯モジュールが配列され、色温度ごとの点灯モジュールに対して同一のＰＷＭ信号が入力される。ＰＷＭ信号が入力された点灯モジュールには、ＡＣ商用電圧を直流スイッチング電源モジュールでＤＣ電圧に変換された電力が供給され、直列回路のＬＥＤを点灯させる。

ＬＥＤ器具の色温度は異なる色温度のＬＥＤの明るさを可変とすることで前記異なる色温度の範囲で任意の色温度に調整できる。

一般にＬＥＤの発光量と電流の関係はほぼ傾き１の正比例の関係にあり、電流と印加電圧の関係は電流＝印加電圧差の乗数に比例する関係にありその指数は３．５前後である。

この関係から発光量＝印加電圧差の乗数と関係が成り立ち、この関係を把握して、前記ＣＰＵで演算し点灯モジュールに入力させるＰＷＭ信号をＣＲＴなどの補正に使用されている人間の視感度特性にあわせたガンマ補正のγ２．２から３とする。

また、点灯モジュールの出力電圧は直列回路のＬＥＤの点灯に必要な電圧範囲の下限から２０％減以上でかつ、前記ＬＥＤ直列回路の最大順電圧の範囲とすることにより、ＬＥＤの順電圧のバラツキを吸収するとともにＰＷＭ信号の階調の有効範囲を大にすることにより微細調光する。

ＰＷＭ信号の周波数はＬＥＤのチラツキと点灯モジュールに内蔵されているコイルから発生するうなり音に影響し、３００Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下とすることでチラツキがなくうなり音が通常の人が感知できないような最小となるようにした。

あらかじめ設定する調光情報により使用場所や季節、時刻などに対応した所望の明るさや色温度の照明空間を得ることができるとともに、色温度や明るさのバラツキがなく、デザインの自由度の大きいＬＥＤ照明器具を含むＬＥＤ調光照明システム提供ができる。

同じく使用者は設定された調光情報によって、通常は点灯スイッチと調光スイッチのみの操作でシステム的な照明空間を得ることができる。
さらに調光時に、γ補正することやＬＥＤのほぼ点灯電圧範囲にＰＷＭ信号の階調を振り分けること、ＰＷＭ信号を１０ｂｉｔ以上したことによって、直線的で連続的な調光ができ視感度的に違和感がないＬＥＤ調光照明システムが得られる。

同じく、ＰＷＭ信号を１０ｂｉｔ以上にした信号を点灯モジュールに入力し、直流電圧でＬＥＤを点灯させることによって色温度の変化時にもフェードインフェードアウトが連続的にできることによって、視感度的に違和感のないＬＥＤ調光照明システムを提供できる。

リレー回路を介するまたは分圧整流絶縁回路を介するなどによって、商用電源を使用する点灯スイッチや調光スイッチが使用でき、本調光照明システムのための特別なスイッチが不要で経済効果が得られる。

一般に普及しているパソコンで調光情報を容易に設定変更できるので、季節や時刻などの状況の応じた快適な照明空間を提供できる。

以上のように、本発明による課題を満足する快適な照明空間が得られるＬＥＤ調光照明システムを提供できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施例を示すＬＥＤ調光照明システムのブロック構成図、図２は、ＣＰＵユニットとＩ／Ｏユニットのブロック構成図、図３は、ＬＥＤ照明器具のブロック構成図、図４は、分圧・整流平滑回路の回路構成図、図５は、調光パターンに関する設定データの構成を説明するための図、図６は、時間と明るさの関係を示す調光パターンの構成を説明するための図、図７は、調光パターンに関する他の設定データの構成を説明するための図、図８は、メンテナンス情報の構成を説明するための図、図９は、発光ダイオードの電流と階調との関係を示す特性図、図１０は、発光ダイオードの印加電圧と電流との関係を示すγ特性図である。
である。

図１において、ＬＥＤ調光照明システム１は、ＬＥＤ照明器具群２と、グループスイッチ群３と、Ｉ/Ｏ（Ｉｎｐｕｔ Ｏｕｔｐｕｔ）ユニット４と、制御ユニット５と、メンテスイッチ群６を備えて構成されている。

ＬＥＤ照明器具群２は、８種類のＬＥＤユニット２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８を備え、各ＬＥＤユニット２０１〜２０８には、色温度毎に直列回路として複数のＬＥＤ１、ＬＥＤ２、点灯モジュール１１４〜１４６、直流スイッチング電源モジュールを主に内蔵している。

グループスイッチ群３は、ＬＥＤ照明器具２を手動で点消灯およびまたは調光するスイッチ群として、ＯＮ−ＯＦＦスイッチおよび又は調光スイッチで構成されたグループスイッチ８６、８８、９０、９２、９４、９６を備えている。メンテスイッチ群６は、ＬＥＤ照明器具２を手動で点消灯するスイッチ群として、ＯＮ−ＯＦＦスイッチで構成されたメンテスイッチ１００、１０２、１０４、１０６、１０８、１１０を備えている。

Ｉ/Ｏユニット４は、グループスイッチ群３の点消灯およびまたは調光信号を信号変換してシリアル通信で出力する機能とメンテスイッチ群６の点消灯信号を信号変換してシリアル通信で出力する機能を備えている。

制御ユニット５は、Ｉ/Ｏユニット４からの信号をシリアル通信で受信して、調光情報を演算しＰＷＭ信号として出力するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、パソコンやインターネットなどとの外部通信機能を有する通信モジュールより構成されている。

制御ユニット５は、ＣＰＵユニット１２を備え、ＣＰＵユニット１２にはコントローラ基板１６が実装されている。コントローラ基板１６には、設定値メモリ１８、ＣＰＵ２０、レシーバ２２、コネクタ（通信端子）２４、２６、２８、３０、ＳＤ（Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌ）カードスロット３２、設定スイッチ３４、３６、リセットスイッチ３８、年月日時アジャストボタン４０、４２、設定切替ボタン４４が実装されている。

コネクタ２４は、ケーブル４６を介してセキュリティセンサ４８に接続され、コネクタ２６は、ケーブル５０を介してシーンコントローラ５２に接続され、コネクタ２８は、ケーブル５４、コネクタ５６を介してＩ／Ｏユニット４に接続され、コネクタ３０は、ケーブル５８を介して設定用パソコン（ＰＣ）６０に接続されているとともに、ケーブル５８、インターネット６２を介して管理センタ６４に接続されている。

Ｉ／Ｏユニット４は、図２に示すように、コネクタ５６、６６、６８、７０、分圧・整流平滑回路７２、ＡＤ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ）変換回路内蔵ＰＩＣ（Ｐｒｏｇｒａｍａｂｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）マイコン７４、シリアル通信ドライバ７６、オンオフ検知回路７８、ＰＩＣマイコン８０、シリアル通信ドライバ８２を備えて構成されている。

コネクタ６６は、ケーブル８４を介して、グループスイッチ群３の壁埋め込み型グループスイッチ（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）８６、８８、９０、９２、９４、９６に接続され、コネクタ６８は、ケーブル９８を介してメンテスイッチ（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）１００、１０２、１０４、１０６、１０８、１１０に接続され、コネクタ７０は、１チャネル〜１４チャネルのＰＷＭ信号線を構成するケーブル１１２を介して、点灯モジュール１１４、１１６、１１８、１２０、１２２、１２４、１２６、１２８、１３０、１３２、１３４、１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６に接続されている。

点灯モジュール１１４〜１４６は、ＬＥＤユニット２０１〜２０８に配置されている。各ＬＥＤユニット２０１〜２０８には、色温度の異なる複数個の発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２が交互に配列され、各発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２は、色温度毎に直列に接続されている。

具体的には、図３に示すように、色温度５０００Ｋ（ケルビン）の白色の発光ダイオードＬＥＤ１と、色温度２８００Ｋの電球色の発光ダイオードＬＥＤ２がチャネルに対応して、互いに直列に接続された直列回路を構成して配置されている。

すなわち、各ＬＥＤユニット２０１〜２０８には、色温度５０００Ｋ（ケルビン）の白色発光ダイオードＬＥＤ１が複数個互いに直列接続された直列回路と、色温度２８００Ｋの電球色発光ダイオードＬＥＤ２が複数個互いに直列接続された直列回路が設けられており、各直列回路は、点灯モジュール１１４〜１４６を介して、いずれかのチャネルのケーブル１１２に接続されている。

点灯モジュール１１４〜１４６は、図３に示すように、ＡＣ商用電圧をＤＣ電圧に変換する直流スイッチング電源モジュール１８２にそれぞれ接続され、直流スッチング電源モジュール１８２からＤＣ電力を受けて、白色発光ダイオードＬＥＤ１が複数個直列接続された直列回路または電球色発光ダイオードＬＥＤ２が複数個直列接続された直列回路をそれぞれ駆動する。色温度ごとの各点灯モジュール１１４〜１４６には、同一のＰＷＭ信号が入力されており、色温度ごとの各点灯モジュール１１４〜１４６は、入力されたＰＷＭ信号に応答して、複数個の白色発光ダイオードＬＥＤ１または複数個の電球色発光ダイオードＬＥＤ２をそれぞれ点灯駆動するようになっている。

壁埋め込み型グループスイッチ（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）８６〜９６は、オンオフ操作に応答して、設定電圧または０ＶのＯＮ−ＯＦＦ信号を出力するＯＮ−ＯＦＦスイッチまたは双方向サイリスタを内蔵した調光スイッチ等で構成され、交流電源に接続されている。グループスイッチ（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）８６〜９６は、オンオフ操作に応答して、いずれかのＬＥＤユニット２０１〜２０８に属する発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２の点消灯を指令するスイッチ信号を出力する。

例えば、グループスイッチ（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）８６〜９６をＯＮ−ＯＦＦスイッチで構成した場合、各グループスイッチ（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）８６〜９６は、オン操作時に、接点が閉じて、交流電源からの交流電圧をオンオフ検知回路７８に出力する。

オンオフ検知回路７８は、各グループスイッチ（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）８６〜９６のいずれかがオン操作されたときに、オン操作されたグループスイッチに対応したリレーが駆動するとともに、リレー接点が閉じるようになっている。リレー接点が閉じると、リレー接点に接続された直流電源からの直流電圧がリレー接点を介してＰＩＣマイコン８０に印加される。

ＰＩＣマイコン８０は、リレー接点から直流電圧が印加されたときに、このリレー接点に対応したグループスイッチがオンになったことを検知し、オン検知信号をシリアル通信ドライバ８２を介してＣＰＵ２０に出力する。なお、ＰＩＣマイコン８０は、リレー接点がオフのときには、オフ検知信号をシリアル通信ドライバ８２を介してＣＰＵ２０に出力する。これにより、ＣＰＵ２０は、オンオフ検知信号を基にグループスイッチ（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）８６〜９６のＯＮＮ−ＯＦＦ状態を判定することができる。

一方、グループスイッチ（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）８６〜９６を、例えば、スライド式やロータリー式の調光スイッチで構成した場合、グループスイッチ（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）８６〜９６は、オン操作時には、操作に応じた調光を指令するために、操作量に応じて、交流電圧を双方向サイリスタでチョッピングし、チョッピングされた交流電圧を分圧・整流平滑回路７２に出力し、オフ操作時には０Ｖの電圧を分圧・整流平滑回路７２に出力する。

分圧・整流平滑回路７２は、図４に示すように、抵抗Ｒ１、Ｒ２、ブリッジ整流用ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、平滑コンデンサＣ１、抵抗Ｒ３、Ｒ４、ホトカプラＰＨ１、可変抵抗Ｒ５を備えて構成されている。分圧・整流平滑回路７２は、グループスイッチ（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）８６〜９６に対応して配置され、グループスイッチ（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）８６〜９６からの交流電圧を抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧し、分圧された電圧をブリッジ整流用ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４で整流し、ブリッジ整流用ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４で整流された直流電圧を平滑コンデンサＣ１で平滑し、平滑された直流電圧を抵抗Ｒ３、Ｒ４を介してホトカプラＰＨ１のホトダイオードＤ５に印加して、ホトダイオードＤ５に直流電流を流す。

ホトダイオードＤ５に直流電流が流れて、ホトダイオードＤ５が発光すると、この光に応答して、ホトトランジスタＰＴ１に電流が流れ、可変抵抗Ｒ５の両端に、ホトトランジスタＰＴ１の電流に応じた電圧が発生し、この電圧がＰＩＣマイコン７４に入力される。

ＰＩＣマイコン７４は、可変抵抗Ｒ５の両端に生じた入力電圧と基準電圧とを比較し、この比較結果による、両者の電圧の差をＡＤ変換回路で１０２３階調のデジタル信号に変換し、変換された１０２３階調のデジタル信号をスイッチ信号としてシリアル通信ドライバ７６を介してＣＰＵ２０に出力する。これにより、ＣＰＵ２０は、スイッチ信号を基にグループスイッチ（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）８６〜９６のオンオフ状態を判定することができる。

一方、メンテスイッチ（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）１００〜１１０は、メンテナンス時にオンオフ操作されるＯＮ−ＯＦＦスイッチであって、オン操作時に、接点閉じて、交流電源からの交流電圧をオンオフ検知回路７８に出力する。
オンオフ検知回路７８は、メンテスイッチ（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）１００〜１１０のいずれかがオン操作されたときに、オン操作されたメンテスイッチに対応したリレーが駆動するとともに、リレー接点が閉じるようになっている。リレー接点が閉じすると、リレー接点に接続された直流電源からの直流電圧がリレー接点を介してＰＩＣマイコン８０に印加される。

ＰＩＣマイコン８０は、リレー接点から直流電圧が印加されたときに、このリレー接点に対応したメンテスイッチがオンになったことを検知し、オン検知信号をシリアル通信ドライバ８２を介してＣＰＵ２０に出力する。なお、ＰＩＣマイコン８０は、リレー接点がオフのときには、オフ検知信号をシリアル通信ドライバ８２を介してＣＰＵ２０に出力する。これにより、ＣＰＵ２０は、オンオフ検知信号を基にメンテスイッチ（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）１００〜１１０のオンオフ状態を判定することができる。

ＣＰＵ２０は、設定用パソコン（ＰＣ）６０またはＳＤカードスロット３２に装着されたＳＤカード１８２から、設定データ等の調光情報を取り込み、取り込んだ調光情報を内部時計（年間タイマ）に従って管理するとともに、内部時計（年間タイマ）と処理プログラムに従って各種の演算処理、例えば、ＰＷＭ信号を生成するための処理を実行し、生成したＰＷＭ信号をケーブル１１２を介してＬＥＤユニット２０１〜２０８に出力するとともに、調光情報を設定値メモリ１８とＳＤカード１８２に記録する。

この際、ＣＰＵ２０は、調光情報を基に色温度の異なるＬＥＤ１、ＬＥＤ２毎または点灯モジュール１１４〜１４６毎にＰＷＭ信号を生成し、生成したＰＷＭ信号を各点灯モジュール１１４〜１４６に入力することとしている。

また、ＰＩＣマイコン７４で容易に処理できる階調は８ｂｉｔであるが、８ｂｉｔで調光すると、ＬＥＤ１、ＬＥＤ２の消灯領域近傍では発光量の変化率が高く、視覚的に不連続な調光になるので、ＣＰＵ２０で１０ｂｉｔないし１２ｂｉｔに補間するようプログラムして視覚的に連続階調の調光としている。なお１２ｂｉｔを超えた階調の場合は、ＣＰＵ２０が高価になり、または複雑な回路構成となるので最大の階調を１２ｂｉｔとしている。

さらに、手動調光時に色温度が変化しないように、各色温度のＬＥＤ１、ＬＥＤ２に対応した点灯モジュール１１４〜１４６に入力するＰＷＭ信号のデューティ比が一定の割合で変化するようになされている。手動調光の値は、あらかじめ設定した調光情報の調光値に手動調光の値を乗じた割合のＰＷＭ信号が点灯モジュール１１４〜１４６に入力されるＣＰＵ２０で演算されるプログラムしてある。

また、ＰＷＭ信号の周波数は、ＬＥＤ１、ＬＥＤ２のチラツキと点灯モジュール１１４〜１４６に内蔵されているコイルから発生するうなり音に影響することを考慮し、３００Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下に設定されている。ＰＷＭ信号の周波数をこの範囲に設定することで、チラツキがなくうなり音が通常の人が感知できないような最小にすることができる。

調光情報としては、管理センタ６４からの情報を基に設定用パソコン（ＰＣ）６０で設定された設定データや、予めＳＤカード１８２に記録された設定データ等を用いることができる。

調光情報は、例えば、図５に示すように、ＬＥＤユニット２０１〜２０８の発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２の調光を、春・夏・秋・冬毎に朝・昼・夜の３シーンに分け、合計１２シーン（シーンＳ１〜Ｓ１２）に分けて管理するとともに、メンテスイッチ１００〜１１０とセキュリティセンサ４８に関連づけて３シーン（シーンＳ１３〜Ｓ１５）に分け、全体で１５シーン（シーンＳ１〜Ｓ１５）に分けて管理するための、調光パターンに関する情報として、時刻Ｔ、フェードタイムＦｔ、色温度（ケルビン）Ｋ１〜Ｋ１６がグループスイッチ（Ａ〜Ｆ）８６〜９６、ケーブル１１２に接続された１６チャネルのＬＥＤユニット２０１〜２０８に関連づけて設定されている。

例えば、図５の例では、グループスイッチ（Ａ）８６が１チャネル〜８チャネルのＬＥＤユニットの点消灯を制御するためのスイッチとして割り当てられ、グループスイッチ（Ｂ）８８が９チャネル〜１２チャネルのＬＥＤユニットの点消灯を制御するためのスイッチとして割り当てられ、グループスイッチ（Ｃ）９０が１３チャネル〜１６チャネルのＬＥＤユニットの点消灯を制御するためのスイッチとして割り当てられている。

時刻Ｔについては、春の場合（シーンＳ１〜Ｓ３）、朝の開始時刻が３：５０に設定され、昼の開始時刻が１１：３０に設定され、夜の開始時刻が１９：００に設定されている。フェードタイムＦｔについては、春の場合（シーンＳ１〜Ｓ３）、朝、昼、夜それぞれ３ｓ（秒）に設定されている。

色温度Ｋ１〜Ｋ１６については、奇数チャネルが２８００Ｋに、偶数チャネルが５０００Ｋに設定されている。

発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２の光量（明るさ）については、各チャネル毎に、各シーンＳ１〜Ｓ１５に対応づけて設定光量（明るさ）が最大光量に対する％で設定されている。例えば、春の場合（シーンＳ１〜Ｓ３）、朝・昼・夜に関して、１チャネルについては、設定光量（明るさ）が２０％、１００％、４５％に設定され、２チャネルについては、設定光量（明るさ）が８０％、１００％、５％に設定されている。

また、シーンＳ１３は、メンテスイッチ１００〜１１０のいずれかがオンになったときの設定データとして、メンテナンス作業を明るい照明の下で行うために、フェードタイムＦｔが１ｓに設定され、１チャネルと２チャネルの設定光量（明るさ）がそれぞれ１００％に設定されている。シーンＳ１４は、外部接点による消灯シーンとしての設定データとして、フェードタイムＦｔが５ｓに設定され、１チャネルと２チャネルの設定光量（明るさ）がそれぞれ０％に設定されている。

さらに、シーンＳ１５は、セキュリティセンサ４８が異常を検知したときの設定データとして、発光ダイオードを点滅させるために、ＯＦＦ時間ｔｉｍｅ１が３ｓに設定され、ＯＮ時間ｔｉｍｅ２が１ｓに設定され、１チャネルと２チャネルの設定光量（明るさ）がそれぞれ０％または１００％に設定されている。なお、他のシーンについても同様に設定することができるので、説明は省略する。

ここで、フェードタイムＦｔは、グループスイッチ（Ａ〜Ｆ）８６〜９６のオンオフ時におけるＰＷＭ信号の立ち上がり又は立下り特性を規定するための時間として設定されている。例えば、フェードタイムＦｔが３ｓに設定されている場合、グループスイッチ（Ａ〜Ｆ）８６〜９６のオン時における各ＰＷＭ信号の立ち上がり特性は、発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２を徐々に明るくするためのフェードインとして、各ＰＷＭ信号のデューティ比が、スイッチオン時から３ｓ（秒）間で指定のデューティ比となるように段階的に増加するように設定され、グループスイッチ（Ａ〜Ｆ）８６〜９６のオフ時における各ＰＷＭ信号の立ち下がり特性は、発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２を徐々に暗くするためのフェードアウトとして、各ＰＷＭ信号のデューティ比が、スイッチオフ時から３ｓ（秒）間で指定のデューティ比となるように段階的に減少するように設定されている。

すなわち、各ＬＥＤユニット２０１〜２０８における発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２の明るさに対するフェードインまたはフェードアウトとして、グループスイッチ（Ａ〜Ｆ）８６〜９６のオンオフ時およびシーンの移行時には、フェードタイムＦｔに従って各ＰＷＭ信号のデューティ比が、指定のデューティ比となるように、段階的に増加または減少するようになっている。

この際、明るさが「明」から「暗」に変化すると、人間がその変化に順応するには数分要するのに対して、明るさが「暗」から「明」に変化したときには、人間はその変化に約０．５秒ほどで順応することを考慮すると、フェードインよりも、フェードアウトにおけるデューティ比の変化をより細かくすることが望ましい。

グループスイッチ（Ａ〜Ｆ）８６〜９６のオンオフ時に、フェードタイムＦｔに従って各ＰＷＭ信号のデューティ比を、指定のデューティ比となるように、段階的に増加または減少させることで、グループスイッチ（Ａ〜Ｆ）８６〜９６のオンオフ時に、各ＬＥＤユニット２０１〜２０８における発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２の明るさが急激に変化することなく、発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２の調光を滑らかに変化させることができ、明るさの変化に伴う違和感をなくすことができる。

上記構成において、設定用パソコン（ＰＣ）６０から送信された調光情報またはＳＤカード１８２に格納された調光情報が設定値メモリ１８に格納された状態で、自動シーンモードが選択されると、ＣＰＵ２０は、設定値メモリ１８に格納された調光情報や内部時計を監視するとともに、グループスイッチ（Ａ〜Ｆ）８６〜９６の状態などを監視する。

ここで、季節が春のときには、図５に示すように、朝のシーンＳ１は、３：５０から開始されることになり、例えば、オンオフ用スイッチで構成されたグループスイッチ（Ａ〜Ｆ）８６〜９６が全てオフのときには、１チャネルから１６チャネルの発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２は全てオフの状態にある。

この後、図６に示すように、例えば、６時に、１チャネルと２チャネルのグループスイッチ（Ａ）８６がオンになると、ＣＰＵ２０は、設置値メモリ１８に格納された調光情報と内部時計の時刻を取り込み、１チャネルと２チャネルのグループスイッチ（Ａ）８６に対応した調光情報と時刻に従ってＰＷＭ信号を生成し、生成したＰＷＭ信号を１チャネルと２チャネルのケーブル１１２を介してＬＥＤユニット２０１の点灯モジュール１１４、１１６に出力する。

この際、ＣＰＵ２０は、１チャネルと２チャネルのグループスイッチ（Ａ）８６からＰＩＣマイコン７４を介して出力される２５５階調のスイッチ信号を１０２３階調のＰＷＭ信号に変換する処理を行い、肉眼では、連続階調となるようなＰＷＭ信号を生成する。

また、１チャネルについては、設定光量（明るさ）が最大光量（明るさ）の２０％に設定されているので、発光ダイオードの光量（明るさ）を最大光量（明るさ）×０．２にするためのデューティ比のＰＷＭ信号が生成され、２チャネルについては、設定光量（明るさ）が最大光量（明るさ）の８０％に設定されているので、発光ダイオードの光量（明るさ）を最大光量（明るさ）×０．８にするためのデューティ比のＰＷＭ信号が生成される。

さらに、１チャネルと２チャネルのフェードタイムＦｔが３ｓに設定されているので、フェードインとして、３ｓで設定光量（明るさ）に到達するように、立ち上がり時におけるデューティ比が、指定のデューティ比まで段階的に増加するようなＰＷＭ信号が生成される。

例えば、デューティ比０％が発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２の消灯に対応したＰＷＭ信号とし、デューティ比１００％が発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２の光量（明るさ）を最大光量（明るさ）にするためのＰＷＭ信号としたときには、デューティ比が、０％、５％、１０％、１５％、２０％、……、６０％のように、指定のデューティ比（６０％）まで段階的に増加するＰＷＭ信号が生成される。

１チャネルと２チャネルのＰＷＭ信号がＬＥＤユニット２０１の点灯モジュール１１４、１１６に供給されると、ＬＥＤユニット２０１の発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２が設定光量（明るさ）で調光される。

この状態が継続されているときに、時刻が１１：３０になると、ＣＰＵ２０は、調光情報に従ってシーンＳ２の処理に移行し、シーンＳ２に対応した調光情報を基にＰＷＭ信号を生成する。例えば、１チャネルについては、設定光量（明るさ）が最大光量の１００％に設定されているので、発光ダイオードの設定光量（明るさ）を最大光量にするためのデューティ比のＰＷＭ信号を生成し、２チャネルについては、光量（明るさ）が最大光量の１００％に設定されているので、発光ダイオードの設定光量（明るさ）を最大光量にするためのデューティ比のＰＷＭ信号を生成する。

さらに、ＣＰＵ２０は、１チャネルと２チャネルのフェードタイムＦｔが３ｓに設定されているので、フェードインとして、現時点の設定光量（シーンＳ１における設定光量）が３ｓで、シーンＳ２の設定光量（明るさ）に到達するように、立ち上がり時におけるデューティ比が、指定のデューティ比まで段階的に増加するようなＰＷＭ信号を生成する。これにより、ＬＥＤユニット２０１の発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２は、シーンＳ１における設定光量から最大光量に徐々に変化（増加）した後、最大光量で調光される。

この状態が継続されているときに、例えば、１４：００に１チャネルと２チャネルのグループスイッチ（Ａ）８６がオフになると、ＣＰＵ２０は、フェードアウトとして、現時点の設定光量（シーンＳ２における設定光量）が３ｓで、消灯時の設定光量に到達するように、立ち下がり時におけるデューティ比が、指定のデューティ比まで段階的に減少するようなＰＷＭ信号を生成する。

例えば、デューティ比０％が発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２の消灯に対応したＰＷＭ信号とし、デューティ比１００％が発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２の設定光量（明るさ）を最大光量にするためのＰＷＭ信号としたときには、デューティ比が、５０％、４８％、４６％、……、０％のように、指定のデューティ比（０％）まで段階的に減少するＰＷＭ信号が生成される。

これにより、ＬＥＤユニット２０１の発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２は、光量が最大光量から徐々に変化（低下）した後、消灯する。

消灯状態が継続された後、例えば、１７：００に１チャネルと２チャネルのグループスイッチ（Ａ）８６が再びオンになると、ＣＰＵ２０は、シーンＳ２の調光情報と内部時計を基にＰＷＭ信号を生成する。例えば、１チャネルについては、設定光量（明るさ）が最大光量の１００％に設定されているので、発光ダイオードの設定光量（明るさ）を最大光量にするためのデューティ比のＰＷＭ信号を生成し、２チャネルについては、設定光量（明るさ）が最大光量の１００％に設定されているので、発光ダイオードの設定光量（明るさ）を最大光量にするためのデューティ比のＰＷＭ信号を生成する。

さらに、ＣＰＵ２０は、１チャネルと２チャネルのフェードタイムＦｔが３ｓに設定されているので、フェードインとして、消灯時の光量（明るさ）が３ｓで、シーンＳ２の設定光量（明るさ）に到達するように、立ち上がり時におけるデューティ比が、指定のデューティ比まで段階的に増加するようなＰＷＭ信号を生成する。

これにより、ＬＥＤユニット２０１の発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２は、光量（明るさ）が、消灯時の光量（明るさ）から最大光量に徐々に変化（増加）した後、最大光量で調光される。

この状態が継続されているときに、時刻が１９：００になると、ＣＰＵ２０は、調光情報に従ってシーンＳ３の処理に移行し、シーンＳ３に対応した調光情報を基にＰＷＭ信号を生成する。例えば、１チャネルについては、設定光量（明るさ）が最大光量の４５％に設定されているので、発光ダイオードの設定光量（明るさ）を最大光量×０．４５にするためのデューティ比のＰＷＭ信号を生成し、２チャネルについては、設定光量（明るさ）が最大光量の５％に設定されているので、発光ダイオードの設定光量（明るさ）を最大光量×０．０５にするためのデューティ比のＰＷＭ信号を生成する。

さらに、ＣＰＵ２０は、１チャネルと２チャネルのフェードタイムＦｔが３ｓに設定されているので、フェードインとして、現時点の設定光量（シーンＳ２における設定光量）が３ｓで、シーンＳ３の設定光量（明るさ）に到達するように、立ち上がり時におけるデューティ比が、指定のデューティ比まで段階的に増加するようなＰＷＭ信号を生成する。これにより、ＬＥＤユニット２０１の発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２は、光量が最大光量から最大光量×０．４５または最大光量×０．０５に徐々に変化（低下）した後、最大光量×０．４５または最大光量×０．０５に対応した明るさで調光される。

この状態が継続されているときに、例えば、２１：００に１チャネルと２チャネルのグループスイッチ（Ａ）８６がオフになると、ＣＰＵ２０は、フェードアウトとして、現時点の設定光量（シーンＳ３における設定光量）が３ｓで、消灯時の設定光量（０％）に到達するように、立ち下がり時におけるデューティ比が、指定のデューティ比まで段階的に減少するようなＰＷＭ信号を生成する。これにより、ＬＥＤユニット２０１の発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２は、光量（明るさ）が最大光量×０．４５または最大光量×０．０５から徐々に変化（低下）した後、消灯する。

以上は、春のシーンＳ１〜Ｓ３における調光の一例であり、夏・秋・冬のシーンＳ４〜Ｓ１２やシーンＳ１３〜Ｓ１５についても、調光情報と時刻に基づいて各チャネルの発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２の調光を制御することができる。

また、調光情報を利用して各ＬＥＤユニット２０１〜２０８の調光を設定するに際しては、図５に示す調光情報を用いる代わりに、図７に示すように、ユーザの操作に基づいて、各シーンＳ１〜Ｓ１５について任意の調光情報を設定し、設定された調光情報をＳＤカード１８２等に記録し、記録された調光情報を用いることもできる。

各チャネルの発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２の調光を制御している過程で、ＣＰＵ２０は、各チャネルの発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２の累積点灯時間を計測し、計測結果を図８に示すテーブルＴａ１に記録するとともに、テーブルＴａ１の内容をｅ−ｍａｉｌ（イーメール）で管理センタ６４に送信する。このため、管理センタ６４では、テーブルＴａ１の内容を管理することで、各チャネルの発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２の累積点灯時間がメンテナンスを要する警告設定時間になったか否かを把握することができる。

この際、各チャネルの発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２のいずれかの累積点灯時間が警告設定時間になったときには、累積点灯時間が警告設定時間になった発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２に関するメンテナンス情報を管理センタ６４から設定用パソコン６０に送信し、制御装置の表示部を兼用する設定用パソコン６０の画面上にメンテナンス情報を表示させることもできる。この場合、ＣＰＵ２０において、各チャネルの発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２のいずれかの累積点灯時間が警告設定時間になった否かを管理し、累積点灯時間が警告設定時間になった発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２に関するメンテナンス情報を設定用パソコン６０の画面上に表示させることもできる。

また、メンテスイッチ（Ａ〜Ｆ）１００〜１１０のうち、例えば、１チャネルと２チャネルのメンテスイッチ（Ａ）１００がオンになると、ＣＰＵ２０は、グループスイッチ（Ａ〜Ｆ）のオンオフ状態によらず、シーンＳ１３の調光情報に従ってＰＷＭ信号を生成する。例えば、ＣＰＵ２０は、シーンＳ１３に対応した調光情報を基に、１チャネルについては、設定光量（明るさ）が最大光量の１００％に設定されているので、発光ダイオードの光量を最大光量にするためのデューティ比のＰＷＭ信号を生成し、２チャネルについては、設定光量（明るさ）が最大光量の１００％に設定されているので、発光ダイオードの光量を最大光量にするためのデューティ比のＰＷＭ信号を生成する。

さらに、ＣＰＵ２０は、１チャネルと２チャネルのフェードタイムＦｔが１ｓに設定されているので、フェードインとして、現時点の設定光量（明るさ）が１ｓで、シーンＳ１３の設定光量（明るさ）に到達するように、立ち上がり時におけるデューティ比が、指定のデューティ比まで段階的に増加するようなＰＷＭ信号を生成する。これにより、ＬＥＤユニット１４８、１５０の発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２は、光量が最大光量に達するまで徐々に明るさが変化した後（明るくなった後）、最大光量に対応した明るさで調光される。

このため、ＬＥＤユニット１４８、１５０の発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２の１００％調光による明るい照明の下でメンテナンス作業を行うことができる。

また、外部接点がオンになると、ＣＰＵ２０は、グループスイッチ（Ａ〜Ｆ）のオンオフ状態によらず、シーンＳ１４の調光情報に従ってＰＷＭ信号を生成する。例えば、ＣＰＵ２０は、シーンＳ１４に対応した調光情報を基に、１チャネルについては、設定光量（明るさ）が最大光量の０％に設定されているので、発光ダイオードの光量を消灯時の設定光量にするためのデューティ比のＰＷＭ信号を生成し、２チャネルについては、設定光量（明るさ）が最大光量の０％に設定されているので、発光ダイオードの光量（明るさ）を消灯時の光量にするためのデューティ比のＰＷＭ信号を生成する。

さらに、ＣＰＵ２０は、１チャネルと２チャネルのフェードタイムＦｔが１ｓに設定されているので、フェードアウトとして、現時点の設定光量（明るさ）が５ｓで、シーンＳ１４の設定光量（消灯時の設定光量）に到達するように、立ち下がり時におけるデューティ比が、指定のデューティ比まで段階的に減少するようなＰＷＭ信号を生成する。これにより、ＬＥＤユニット２０１の発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２は、光量（明るさ）が消灯時の光量まで徐々に変化（低下）した後、消灯する。

一方、セキュリティセンサ４８からＣＰＵユニット１２に異常検知信号が入力されたときには、ＣＰＵ２０は、グループスイッチ（Ａ〜Ｆ）のオンオフ状態によらず、シーンＳ１５の調光情報に従ってＰＷＭ信号を生成する。

例えば、ＣＰＵ２０は、シーンＳ１５に対応した調光情報を基に、１チャネルおよび２チャネルについては、ＯＦＦ時間ｔｉｍｅ１が３ｓで設定光量（明るさ）が最大光量の０％に設定され、ＯＮ時間ｔｉｍｅ２が１ｓで設定光量（明るさ）が最大光量の１００％に設定されているので、３ｓ間、発光ダイオードの光量（明るさ）を消灯時の設定光量とし、１ｓ間、発光ダイオードの光量（明るさ）を最大光量とするためのデューティ比のＰＷＭ信号を生成する。

すなわち、ＣＰＵ２０は、１チャネルと２チャネルについて、３ｓ間、発光ダイオードの光量（明るさ）を消灯時の設定光量とし、その後の１ｓ間、最大光量にするためのデューティ比のＰＷＭ信号を交互に生成する。

これにより、ＬＥＤユニット２０１の発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２は、消灯時の設定光量または最大光量に対応した明るさで調光され、結果として、ＬＥＤユニット２０１の発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２が点滅する。１チャネルと２チャネルの発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２が点滅することで、セキュリティセンサ４８の監視対象に異常が生じたことをユーザなど知らせることができる。

以上の説明では、説明を簡単にするために、グループスイッチ（Ａ〜Ｆ）８６〜９６として、オンオフ用スイッチを用いたものについて述べたが、グループスイッチ（Ａ〜Ｆ）８６〜９６として、例えば、スライド式やロータリー式の調光用スイッチを用いることもできる。

この際、図９に示すように、調光用スイッチの出力信号のレベルを、発光ダイオードに印加される入力電圧のレベルに対応づけて、単に、１０２３階調に割り当てても、発光ダイオードの順電圧−順電流特性から、例えば、０〜５８０階調までのレベルでは、発光ダイオードには順電流がほとんど流れず、略５８０階調以上のレベルのときに、発光ダイオードに順電流が流れる。しかも、調光用スイッチの出力信号のレベルが５８０階調から１０２０階調の範囲にあるときには、階調の変化に伴って発光ダイオードには指数関数に従った電流が流れる。

すなわち、調光用スイッチを０〜５３２階調に対応した位置に操作しても、発光ダイオードには電流が流れず、発光ダイオードは消灯した状態にある。これに対して、５８０階調から１０２０階調に対応した位置に調光用スイッチを操作すると、調光用スイッチをわずかに操作するだけで、発光ダイオードに流れる電流は急激に変化する。

そこで、本実施例では、調光用スイッチの出力信号のレベルを、発光ダイオードに印加される入力電圧のレベルに対応づけて、単に、１０２０階調に割り当てた場合、０〜５１６階調と９２４〜１０２０階調の範囲を調光用スイッチの電圧レベルから除外し、５２０〜５７６階調を調光用スイッチのオフ操作を示す電圧レベルとして用い、５８０〜９２０階調を調光用スイッチのオン操作を示す電圧レベルとして用いることとしている。

具体的には、調光用スイッチの操作範囲を０〜１０としたとき、調光用スイッチが０〜０．５の操作位置にあるときの、調光用スイッチの出力信号を、５２０〜５７６階調に対応した電圧レベルの信号とし、調光用スイッチが０．６〜１０の操作位置にあるときの、調光用スイッチの出力信号を、５８０〜９２０階調に対応した電圧レベルの信号として扱うこととしている。

すなわち、ＰＩＣマイコン７４において、分圧・整流平滑回路７２の出力電圧を２５５階調のデジタル信号に変換するに際して、調光用スイッチが０〜１０の操作位置にあるときの、調光用スイッチの出力信号の電圧レベルを０〜２５５階調のデジタル信号に変換するために、電圧レベルの変換処理を行うこととしている。

例えば、調光用スイッチが０〜０．５の操作位置（オフ操作位置）にあるときの、調光用スイッチの出力信号（調光用スイッチ信号）の電圧レベルを５２０〜５７６階調に割り当て、調光用スイッチが０．６〜１０の操作位置（オン操作位置）にあるときの、調光用スイッチの出力信号の電圧レベルを５８０〜９２０階調に割り当てることとしている。この際、調光用スイッチのオン操作時における調光用スイッチ信号は、ＰＩＣマイコン７４により、発光ダイオードに順電流が流れる電圧レベルに対応した２５５階調のデジタル信号に変換され、変換された２５５階調のデジタル信号は、ＣＰＵ２０で１０２３階調のデジタル信号であって、調光用スイッチの操作位置に応じてデューティ比が変化するＰＷＭ信号に変換される。なお、実施例では、ＣＰＵ２０で１０２３階調のデジタル信号に変換しているが、ＣＰＵ２０で４０９５階調のデジタル信号に変換しても同様に行うことができる。

これにより、調光用スイッチによるグループスイッチ（Ａ〜Ｆ）８６〜９６を０〜０．５の操作位置に操作したときには、発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２は消灯状態にあるが、０．６〜１０の操作位置に操作したときには、発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２は点灯するとともに、操作位置に応じて調光が変化する。

また、発光ダイオードを用いて室内等を照明する場合、発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２の調光を単に制御したのでは、人間の視覚特性に合わせることができないことがある。

そこで、本実施例では、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）で画像を表示するときと同様に、ガンマ補正を行うこととしている。

具体的には、人間の視覚特性として、（感じる明るさ）＝（実際に目に入る光の強さ）^ａの関係があることが知られており、この式は、指数ａ＝０．３３〜０．４５、１／ａ＝１／０．４５＝２．２とすることで、成立する。上記の式から、人間は暗い色に敏感であることが分かる。

一方、ＣＲＴで画像を表示する場合、（信号強度）^γ＝（輝度）の関係があることが知られており、また、（信号強度）^γ≒（輝度）＝（実際に目に入る光の強さ）＝（感じる明るさ）^１／ａの関係があることが知られている。

このため、ＣＲＴでは、例えば、γ＝２．２にすると、視覚的直線性が得られることから、ガンマ補正を行うときに、γをγ＝２．２にすることが行われている。

なお、一般に、発光ダイオードの輝度（発光量）と電流の関係は、ほぼ傾き１の正比例の関係にあるが、発光ダイオードは、ＣＲＴとはガンマ特性が異なる。

そこで、発光ダイオードの印加電圧を信号強度に、発光ダイオードの電流を輝度（発光量）に対応づけて、発光ダイオードの印加電圧と電流との関係を測定したところ、図１０に示すような、結果が得られた。

図１０において、発光ダイオードのγ特性をする電流−電圧特性は、電流Ｉ＝（印加電圧差）^αで表わされる。なお、図１０において、電圧Ｖ１〜電圧Ｖ２を発光ダイオードの点灯電圧範囲とし、電圧Ｖ０〜電圧Ｖ２を点灯モジュール出力電圧範囲としたときに、印加電圧差は、点灯電圧範囲Ｖ１〜Ｖ２において、発光ダイオードに印加される電圧の差、例えば、電圧３８．０Ｖと電圧３４．０Ｖとの差を示す。また、電圧Ｖ０は、ＰＷＭ信号のデューティ比最小に対応し、電圧Ｖ２は、ＰＷＭ信号のデューティ比最大で、発光ダイオードに対する最大順電圧に対応している。

図１０から、発光ダイオードの場合、発光ダイオードのガンマ特性を規定する指数γを、発光ダイオードによるばらつきを考慮しても、γ＝３．０〜４．０の範囲にある値、例えば、実測値３．８を２．２に補正することで、視覚的直線性が得られることが分かった。

このため、本実施例においては、ＣＰＵ２０において、ＰＷＭ信号を生成するに際しては、点灯モジュールに入力されるＰＷＭ信号を、ＣＲＴなどの補正に使用されている人間の視感度特性に合わせて、照明器具全体の指数γをγ＝２．２〜３にするための補正演算（発光ダイオード単体のγ＝３．８をルックアップテーブル値として、照明器具全体の指数γをγ＝２．２〜３にするための補正演算）を行うこととしている。

指数γをγ＝２．２〜３にするための補正演算を行って生成されたＰＷＭ信号を用いてＬＥＤ１、ＬＥＤ２の調光を制御すると、発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２で室内などを照明するときに、発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２に印加される信号の強度と人間が感じる明るさを略一致させることができる。

また、図１０に示すように、点灯モジュール出力電圧範囲を、各直列回路のＬＥＤ１、ＬＥＤ２の点灯に必要な電圧範囲（点灯モジュール出力電圧範囲）の下限Ｖ０から２０％減以上で、各ＬＥＤ１、ＬＥＤ２の直列回路の最大順電圧以下の範囲（電圧Ｖ０〜Ｖ２）とし、この範囲に点灯モジュール１１４〜１４６に入力させるＰＷＭ信号のデューティ比最小から最大を割り当てるようにすることで、言い換えると、ＬＥＤ１、ＬＥＤ２の点灯開始電圧にバラツキがあったときの許容範囲の下限を２０％にすることで、ＬＥＤ１、ＬＥＤ２の順電圧のバラツキを吸収するとともにＰＷＭ信号の階調の有効範囲を大にして、微細調光を行うことができる。

本実施例によれば、以下に示すように、本発明による課題を満足する快適な照明空間が得られるＬＥＤ調光照明システムを提供できる。

あらかじめ設定する調光情報により使用場所や季節、時刻などに対応した所望の明るさや色温度の照明空間を得ることができるとともに、色温度や明るさのバラツキがなく、デザインの自由度の大きいＬＥＤ照明器具を含むＬＥＤ調光照明システム提供ができる。

同じく使用者は設定された調光情報によって、通常は点灯スイッチと調光スイッチのみの操作でシステム的な照明空間を得ることができる。

さらに調光時に、γ補正することやＬＥＤのほぼ点灯電圧範囲にＰＷＭ信号の階調を振り分けること、ＰＷＭ信号を１０ｂｉｔ以上したことによって、直線的で連続的な調光ができ視感度的に違和感がないＬＥＤ調光照明システムが得られる。

同じく、ＰＷＭ信号を１０ｂｉｔ以上にした信号を点灯モジュールに入力し、直流電圧でＬＥＤを点灯させることによって色温度の変化時にもフェードインフェードアウトが連続的にできることによって、視感度的に違和感のないＬＥＤ調光照明システムを提供できる。

リレー回路を介するまたは分圧整流絶縁回路を介するなどによって、商用電源を使用する点灯スイッチや調光スイッチが使用でき、本調光照明システムのための特別なスイッチが不要で経済効果が得られる。

一般に普及しているパソコンで調光情報を容易に設定変更できるので、季節や時刻などの状況の応じた快適な照明空間を提供できる。

また、本実施例によれば、グループスイッチ（Ａ〜Ｆ）８６〜９６のオンオフ時に、フェードタイムＦｔに従って各ＰＷＭ信号のデューティ比を、指定のデューティ比となるように、段階的に増加または減少させるようにしたため、グループスイッチ（Ａ〜Ｆ）８６〜９６のオンオフ時に、各ＬＥＤユニット２０１〜２０８における発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２の明るさが急減に変化することなく、発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２の調光を滑らかに変化させることができ、明るさの変化に伴う違和感をなくすことができる。

さらに、本実施例においては、管理センタ６４または設定用パソコン（ＰＣ）６０からの設定情報に従って設定値メモリ１８に格納された調光パターンを変更したり、ＳＤカードスロット３２に、設定情報の異なる設定情報（設定データ）が格納されたＳＤカード１８２を装着することで、設定値メモリ１８に格納された調光パターンを変更したりすることができる。

本発明の一実施例を示す調光システムのブロック構成図である。 ＣＰＵユニットとＩ／Ｏユニットのブロック構成図である。 ＬＥＤ照明器具のブロック構成図である。 分圧・整流平滑回路の回路構成図である。 調光パターンに関する設定データの構成を説明するための図である。 時間と明るさの関係を示す調光パターンの構成を説明するための図である。 調光パターンに関する他の設定データの構成を説明するための図である。 メンテナンス情報の構成を説明するための図である。 発光ダイオードの電流と階調との関係を示す特性図である。 発光ダイオードの印加電圧と電流との関係を示すγ特性図である。

符号の説明

１ ＬＥＤ調光照明システム
２ ＬＥＤ照明器具
３ グループスイッチ群
４ Ｉ／Ｏユニット
５ 制御ユニット
６ メンテスイッチ群
１２ ＣＰＵユニット
１６ コントローラ基板
１８ 設定値メモリ
２０ ＣＰＵ
６０ 設定用パソコン
７２ 分圧・整流平滑回路
７４ ＰＩＣマイコン
７８ オンオフ検出回路
８０ ＰＩＣマイコン
８６〜９６ グループスイッチ
１００〜１１０ メンテスイッチ
１１４〜１４６ 点灯モジュール
２０１〜２０８ ＬＥＤユニット
ＬＥＤ１、ＬＥＤ２ 発光ダイオード

Claims (4)

1. 色温度の異なるＬＥＤを夫々直列回路として前記ＬＥＤの直列回路を複数で構成しＰＷＭ信号を受信してＰＷＭ信号に比例した直流電圧を出力する前記直列回路ごとに前記ＬＥＤを点灯する複数の点灯モジュールおよび前記点灯モジュールに電力供給する複数の直流スイッチング電源モジュールを内蔵するＬＥＤ照明器具と、ＬＥＤ照明器具を手動で点消灯およびまたは調光する複数のスイッチと、前記スイッチからの点消灯およびまたは調光信号を信号変換してシリアル通信で出力する機能を有するＩ/Ｏユニットと、Ｉ/Ｏユニットからの通信信号をシリアル通信で受信してあらかじめ設定する調光情報を格納するメモリ，前記調光信号と前記調光情報を演算しＰＷＭ信号として出力するＣＰＵおよびパソコンやイーサーネットなどとの外部通信機能を有する通信モジュールよりなる制御ユニットによって構成したＬＥＤ調光照明システムであって、
   前記ＬＥＤの発光量と前記点灯モジュールから出力される電圧との関係を発光量＝入力電圧の乗数に比例させその指数を２．２から３となるよう前記ＣＰＵで演算させたＰＷＭ信号を前記点灯モジュールに入力することを特徴とするＬＥＤ調光照明システム。
2. 前記色温度の異なるＬＥＤ毎およびまたは前記ＬＥＤ照明器具毎に前記調光信号と前記調光情報を前記ＣＰＵで演算させてＰＷＭ信号を前記点灯モジュールに入力させたことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ調光照明システム。
3. 前記ＰＷＭ信号を周波数３００Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下とし、階調を１０ｂｉｔから１２ｂｉｔとしたことを特徴とする請求項１または２に記載のＬＥＤ調光照明システム。
4. 前記点灯モジュールの出力電圧を、直列回路のＬＥＤの点灯に必要な電圧範囲の下限から前記電圧範囲の２０％減以上、前記ＬＥＤの直列回路の最大順電圧以下の範囲として、前記範囲に前記点灯モジュールに入力させる前記ＰＷＭ信号のデューティ比最小から最大を割り当てたことを特徴とした請求項１〜３のいずれかに記載のＬＥＤ調光照明システム。

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