JP5120537B2

JP5120537B2 - 照明装置

Info

Publication number: JP5120537B2
Application number: JP2007168854A
Authority: JP
Inventors: 寛和大武; 恵一清水; 信雄柴野; 明子斉藤; 潔西村
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2007-06-27
Filing date: 2007-06-27
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2027-06-27
Also published as: JP2009009782A

Description

本発明は、複数の発光モジュールを有する照明装置に関する。

従来、例えば光源としての発光ダイオード（ＬＥＤ）を、複数種類、例えばＲＧＢ３色有する照明装置が知られている。この照明装置では、各ＬＥＤに対して定電流電源を含む光束設定回路をそれぞれ有するとともに、この光束設定回路のそれぞれに調光回路が接続された制御部を備え、各ＬＥＤでの光量を制御して照明光の色温度と光量とを設定可能としている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−３６３０６１号公報（第４−５頁、図１）

しかしながら、上述の照明装置では、制御が複雑であり、また、構成部品が多数となってコストが高くなるなどの問題点を有している。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、色温度を異ならせた照明光を容易に得ることができる照明装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の照明装置は、１つ以上の第１光源を有する第１光源部を備え、定電流電源に接続される第１発光モジュールと；前記第１光源と色温度が異なる１つ以上の第２光源を有し前記第１光源部よりもインピーダンスが大きい第２光源部を備え、前記第１発光モジュールと並列に前記定電流電源に接続される第２発光モジュールと；前記第１発光モジュールに接続され、この第１発光モジュールに流れる電流を可変させるとともに、この第１発光モジュールに流れる電流の可変に伴い前記第２発光モジュールに流れる電流を可変させることが可能な電流可変手段と；を具備しているものである。

各発光モジュールは、例えば、１つ以上の光源を所定の配列で配置した各光源部を有するユニットである。

各光源は、例えば、ＬＥＤが好ましいが、ＬＥＤに限定されるものではない。

電流可変手段は、例えば、バイポーラトランジスタなどが用いられる。

そして、第１発光モジュールと、この第１発光モジュールの第１光源部よりもインピーダンスが大きい第２光源部を有する第２発光モジュールとを定電流電源に並列に接続し、かつ、第１発光モジュールに流れる電流を可変させるとともに、この第１発光モジュールに流れる電流の可変に伴い第２発光モジュールに流れる電流を可変させることが可能な電流可変手段を第１発光モジュールに接続することで、この第１発光モジュールに流れる電流を電流可変手段により可変させると、第１光源部での第１光源の発光量と第２光源部での第２光源の発光量とが相補的に可変され、出力を一定としつつ色温度を異ならせた照明光を得ることが可能になる。

請求項２記載の照明装置は、請求項１記載の照明装置において、第２光源は、第１光源と略等しいインピーダンスを有し、第２光源部は、前記第２光源の数が、第１光源部の前記第１光源の数よりも多いものである。

そして、第２光源のインピーダンスを、第１光源のインピーダンスと略等しくし、第２光源部の第２光源の数を、第１光源部の第１光源の数よりも多くすることで、第２光源部のインピーダンスが、第１光源部のインピーダンスよりも容易に大きくなり、各発光モジュールでの電流調整が容易になる。

請求項３記載の照明装置は、請求項２記載の照明装置において、第１光源は、第２光源よりも発光効率が高いものである。

そして、電流可変手段を接続する第１発光モジュールの第１光源の発光効率を、第２光源の発光効率よりも高くすることで、第１発光モジュール側での第１光源の性能による光束の低下が抑制される。

請求項４記載の照明装置は、請求項１記載の照明装置において、第２光源は、第１光源よりも大きいインピーダンスを有し、第２光源部は、前記第２光源が、第１光源部の前記第１光源と同数以上設けられているものである。

そして、第２光源のインピーダンスを、第１光源よりも大きいインピーダンスとし、第２光源部の第２光源の数を、第１光源部の第１光源と同数以上とすることで、第２光源部のインピーダンスが、第１光源部のインピーダンスよりも容易に大きくなり、各発光モジュールでの電流調整が容易になる。

請求項５記載の照明装置は、請求項１ないし４いずれか記載の照明装置において、電流可変手段は、定電流電源の出力側から電力を得る電源を備えているものである。

そして、定電流電源の出力側から電流可変手段の電力を得る電源を備えることで、同一仕様の定電流電源を備え照明光の色温度を可変させない照明装置に対して第１発光モジュールを接続するだけで、色温度を可変させた照明光を得ることが可能な照明装置に容易に切り換えることが可能になる。

請求項６記載の照明装置は、請求項１ないし５いずれか記載の照明装置において、第１発光モジュールおよび第２発光モジュールは、定電流電源に対して着脱可能なユニットであり、電流可変手段は、前記第１発光モジュールに一体的に搭載されているものである。

そして、各発光モジュールを定電流電源に対して着脱可能なユニットとして、電流可変手段を第１発光モジュールに一体的に搭載することで、例えば第１発光モジュールに代えて他の第２発光モジュールを定電流電源に接続すると、色温度を可変しない照明装置に容易に切り換えることが可能になる。

請求項７記載の照明装置は、１つ以上の第１光源を有する第１光源部を備え、定電流電源に接続される第１発光モジュールと；前記第１光源と色温度が異なる１つ以上の第２光源を有し前記第１光源部とインピーダンスが略等しい第２光源部を備え、前記第１発光モジュールと並列に前記定電流電源に接続される第２発光モジュールと；この第２発光モジュールに流れる電流を設定する限流インピーダンスと；前記第１発光モジュールに接続され、この第１発光モジュールに流れる電流を可変させるとともに、この第１発光モジュールに流れる電流の可変に伴い前記第２発光モジュールに流れる電流を可変させることが可能な電流可変手段と；を具備しているものである。

そして、第１発光モジュールと、この第１発光モジュールの第１光源部と略等しいインピーダンスを有する第２光源部を有する第２発光モジュールとを定電流電源に並列に接続し、第２発光モジュールに流れる電流を限流インピーダンスにより設定するとともに、第１発光モジュールに流れる電流を可変させるとともに、この第１発光モジュールに流れる電流の可変に伴い第２発光モジュールに流れる電流を可変させることが可能な電流可変手段を第１発光モジュールに接続することで、この第１発光モジュールに流れる電流を電流可変手段により可変させると、第１光源部での第１光源の発光量と第２光源部での第２光源の発光量とが相補的に可変され、出力を一定としつつ色温度を異ならせた照明光を得ることが可能になる。

請求項８記載の照明装置は、請求項１ないし７いずれか記載の照明装置において、出力電流を調整可能な定電流電源を具備しているものである。

そして、出力電流を調整可能な定電流電源を備えることで、色温度を可変させた照明光を得つつ調光することが可能になる。

請求項１記載の照明装置によれば、第１発光モジュールと、この第１発光モジュールの第１光源部よりもインピーダンスが大きい第２光源部を有する第１発光モジュールとを定電流電源に並列に接続し、かつ、第１発光モジュールに流れる電流を可変させるとともに、この第１発光モジュールに流れる電流の可変に伴い第２発光モジュールに流れる電流を可変させることが可能な電流可変手段を第１発光モジュールに接続することで、この第１発光モジュールに流れる電流を電流可変手段により可変させると、第１光源部での第１光源の発光量と第２光源部での第２光源の発光量とを相補的に可変させることができ、出力を一定としつつ色温度を異ならせた照明光を得ることができる。

請求項２記載の照明装置によれば、請求項１記載の照明装置の効果に加えて第２光源のインピーダンスを、第１光源のインピーダンスと略等しくし、第２光源部の第２光源の数を、第１光源部の第１光源の数よりも多くすることで、第２光源部のインピーダンスを、第１光源部のインピーダンスよりも容易に大きくでき、各発光モジュールでの電流調整を容易にできる。

請求項３記載の照明装置によれば、請求項２記載の照明装置の効果に加えて、電流可変手段を接続する第１発光モジュールの第１光源の発光効率を、第２光源の発光効率よりも高くすることで、第１発光モジュール側での第１光源の性能による光束の低下を抑制できる。

請求項４記載の照明装置によれば、請求項１記載の照明装置の効果に加えて第２光源のインピーダンスを、第１光源よりも大きいインピーダンスとし、第２光源部の第２光源の数を、第１光源部の第１光源と同数以上とすることで、第２光源部のインピーダンスを、第１光源部のインピーダンスよりも容易に大きくでき、各発光モジュールでの電流調整を容易にできる。

請求項５記載の照明装置によれば、請求項１ないし４いずれか記載の照明装置の効果に加えて、定電流電源の出力側から電流可変手段の電力を得る電源を備えることで、同一仕様の定電流電源を備え照明光の色温度を可変させない照明装置に対して第１発光モジュールを接続するだけで、色温度を可変させた照明光を得ることが可能な照明装置に容易に切り換えできる。

請求項６記載の照明装置によれば、請求項１ないし５いずれか記載の照明装置の効果に加えて、各発光モジュールを定電流電源に対して着脱可能なユニットとして、電流可変手段を第１発光モジュールに一体的に搭載することで、例えば第１発光モジュールに代えて他の第２発光モジュールを定電流電源に接続すると、色温度を可変しない照明装置に容易に切り換えできる。

請求項７記載の照明装置によれば、第１発光モジュールと、この第１発光モジュールの第１光源部と略等しいインピーダンスを有する第２光源部を有する第２発光モジュールとを定電流電源に並列に接続し、第２発光モジュールに流れる電流を限流インピーダンスにより設定するとともに、第１発光モジュールに流れる電流を可変させるとともに、この第１発光モジュールに流れる電流の可変に伴い第２発光モジュールに流れる電流を可変させることが可能な電流可変手段を第１発光モジュールに接続することで、この第１発光モジュールに流れる電流を電流可変手段により可変させると、第１光源部での第１光源の発光量と第２光源部での第２光源の発光量とを相補的に可変させることができ、出力を一定としつつ色温度を異ならせた照明光を得ることができる。

請求項８記載の照明装置によれば、請求項１ないし７いずれか記載の照明装置の効果に加えて、出力電流を調整可能な定電流電源を備えることで、色温度を可変させた照明光を得つつ調光することが可能になる。

以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。

図１ないし図３に第１の実施の形態を示し、図１は照明装置の回路図、図２は第１光源と第２光源との電流−電圧特性を示すグラフ、図３は電流可変手段による第１光源と第２光源とに流れる点灯電流の変化を示すグラフである。

図１に示すように、照明装置であるＬＥＤ点灯装置11は、一定電流を供給する定電流電源12の出力端子に、第１発光モジュール13と第２発光モジュール14とが互いに並列に接続されている。

定電流電源12は、商用交流電源ｅに対して整流部であるダイオードブリッジDBを介して接続されている。

第１発光モジュール13は、主端子13a，13b間に、１つ、あるいは複数の第１光源であるＬＥＤ16が互いに直列に接続された第１光源部17が設けられているとともに、この第１光源部17に電流可変手段18が接続されている。

第２発光モジュール14は、主端子14a，14b間に、１つ、あるいは複数の第２光源であるＬＥＤ21が互いに直列に接続された第２光源部22が設けられている。

そして、各発光モジュール13，14は、ＬＥＤ16，21が例えば直線状の配列などの所定の配列で配置され、定電流電源12に対して着脱可能なユニットに形成されている。

ＬＥＤ16，21は、互いに色温度が異なる同色系である白色系の光源であり、例えばＬＥＤ16が６５００Ｋ、ＬＥＤ21が２７００Ｋの色温度を有している。また、ＬＥＤ16は、ＬＥＤ21よりも発光効率が高い。

また、第２光源部22は、第１光源部17よりもインピーダンスが大きく設定されている。ここでは、ＬＥＤ16，21の互いのインピーダンスが略等しく、ＬＥＤ21の個数がＬＥＤ16の個数よりも多いことにより、第２光源部22のインピーダンスを第１光源部17のインピーダンスよりも大きくしている。したがって、図２に示すように、第１光源部17の順方向電圧Ｖ_f1は、第２光源部22での順方向電圧Ｖ_f2よりも小さくなっている。

電流可変手段18は、半導体スイッチであるトランジスタ25と、このトランジスタ25の出力端子であるエミッタに接続されたエミッタ抵抗26と、バイアスを可変させるバイアス可変部27とを備えている。

トランジスタ25は、第１発光モジュール13のＬＥＤ16に流れる点灯電流Ｉ_L1を制御する例えばＮＰＮ型のバイポーラトランジスタであり、このトランジスタ25の入力端子であるコレクタが、ＬＥＤ16に接続されている。

エミッタ抵抗26は、トランジスタ25のエミッタに電位を生じさせることで電流帰還をかけるものである。

バイアス可変部27は、トランジスタ25の制御端子であるベースに接続された抵抗28と、信号可変手段である信号出力部29とを備えている。

信号出力部29は、出力電圧Ｖ_Cを可変させることが可能な半固定型の電源部であり、抵抗28と、主端子13bと同電位の端子13cとの間に接続されている。そして、この信号出力部29からの出力電圧Ｖ_Cの増加によりベース電位が増加し、ベース電流（コレクタ電流）が増加しようとすると、エミッタ抵抗26によりトランジスタ25のエミッタの電位が高くなることでベース電流が抑制され、コレクタ電流すなわち点灯電流Ｉ_L1が抑制されるように構成されている。

ここで、ＬＥＤ点灯装置11の電源は定電流電源12であるから、出力電流Ｉ、すなわちＬＥＤ16に流れる点灯電流Ｉ_L2とＬＥＤ21に流れる点灯電流Ｉ_L2との和が一定であるため、図３に示すように、信号出力部29の出力電圧Ｖ_Cの増加により点灯電流Ｉ_L1が減少すると点灯電流Ｉ_L2が増加し、信号出力部29の出力電圧Ｖ_Cの減少により点灯電流Ｉ_L1が増加すると点灯電流Ｉ_L2が減少する。換言すれば、点灯電流Ｉ_L1，Ｉ_L2は、互いに相補的に増減するように構成されている。したがって、電流可変手段18は、ＬＥＤ16に流れる点灯電流Ｉ_L1を制御することで、ＬＥＤ21に流れる点灯電流Ｉ_L2をも間接的に制御している。

次に、上記第１の実施の形態の動作を説明する。

トランジスタ25のベースに信号出力部29および抵抗28を介して所定のバイアスが供給されることで、トランジスタ25が通電動作し、この結果、第１発光モジュール13のＬＥＤ16に点灯電流Ｉ_L1が流れて各ＬＥＤ16が発光する。

ここで、例えば信号出力部29の電圧を増加させると、トランジスタ25のベース電流が抑制されて点灯電流Ｉ_L1が減少し、各ＬＥＤ16の発光量が減少するとともに、点灯電流Ｉ_L2が増加して各ＬＥＤ21の発光量が増加する。

この結果、信号出力部29での出力電圧Ｖ_Cを可変させることにより、第１発光モジュール13での各ＬＥＤ16の発光量と、第２発光モジュール14での各ＬＥＤ21の発光量とが相補的に可変されるので、出力は一定でありながら、色温度の混合比が変化し、色温度を異ならせた照明光を容易に得ることができる。

しかも、トランジスタ25とエミッタ抵抗26、抵抗28および信号出力部29を追加するだけで上記制御が可能となるので、構成部品が少なく、ＬＥＤ点灯装置11の小型化および低コスト化が可能になる。

また、ＬＥＤ21のインピーダンスを、ＬＥＤ16のインピーダンスと略等しくし、このＬＥＤ16よりもＬＥＤ21の個数を多くすることで、第２光源部22のインピーダンスを、第１光源部17のインピーダンスよりも容易に大きくでき、各発光モジュール13，14での電流調整が容易になる。

さらに、電流可変手段18を接続する第１発光モジュール13のＬＥＤ16の発光効率を、ＬＥＤ21の発光効率よりも高くすることで、第１発光モジュール13側でのＬＥＤ16の性能による光束の低下を抑制し、第２発光モジュール14に電流可変手段を接続する場合と比較して、ＬＥＤ点灯装置11の光出力を確保できる。

そして、各発光モジュール13，14を、定電流電源12に対して着脱可能なユニットとし、電流可変手段18を、第１発光モジュール13に一体的に搭載することで、例えば第１発光モジュール13に代えて他の第２発光モジュール14を定電流電源12に接続すると、色温度を可変しないＬＥＤ点灯装置に容易に切り換えできるとともに、各発光モジュール13，14が破損した場合などでも、それぞれの発光モジュール13，14のみを交換すればよく、メンテナンス性も向上する。

また、電流可変手段18を、トランジスタ25とバイアス可変部27とで構成することにより、この電流可変手段18を容易に構成でき、ＬＥＤ点灯装置11の構成を簡略化できる。

なお、上記第１の実施の形態において、第２光源部22のインピーダンスは、例えばＬＥＤ21のインピーダンスをＬＥＤ16のインピーダンスよりも大きくし、ＬＥＤ16，21を同数設けることで、第１光源部17のインピーダンスよりも大きくしてもよい。

次に、図４に第２の実施の形態を示し、図４は照明装置の回路図である。なお、上記第１の実施の形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。

この第２の実施の形態は、第１光源部17のインピーダンスと第２光源部22とのインピーダンスとが互いに略等しく、かつ、第２発光モジュール14に、限流インピーダンスである抵抗31が接続されているものである。

この抵抗31は、第２発光モジュール14のＬＥＤ21に流れる点灯電流Ｉ_L2を設定するもので、第２光源部22と主端子14bとの間に接続され、第２発光モジュール14とともにユニット化されている。

そして、信号出力部29の出力電圧Ｖ_Cを増加、あるいは減少させることで、トランジスタ25のベース電流を介して点灯電流Ｉ_L1を減少、あるいは増加させ、各ＬＥＤ16の発光量を減少、あるいは増加させるとともに、点灯電流Ｉ_L2を増加、あるいは減少させて各ＬＥＤ21の発光量を増加、あるいは減少させるなど、上記第１の実施の形態と同様の構成を有することにより、上記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

なお、上記各実施の形態において、電流可変手段18は、信号出力部29に代えて、定電流電源12の出力側から電力を得る電源を設け、可変させた信号をトランジスタ25のベースに出力して第１発光モジュール13に流れる電流を可変させる構成としてもよい。この場合には、同一仕様の定電流電源を備え照明光の色温度を可変させないＬＥＤ点灯装置に対してこの第１発光モジュール13を接続するだけで、色温度を可変させた照明光を得ることが可能なＬＥＤ点灯装置に容易に切り換えできる。

また、各光源としてはＬＥＤ16，21以外のものを用いることも可能であり、また、ＬＥＤ16，21の色温度などは、上記構成に限定されるものではない。

さらに、電流可変手段18を各発光モジュール13，14と一体的なユニット、あるいは別個のユニットとし、例えば信号出力部29などを外部から調整して電流可変手段18による電流制御を可変させるための端子を設けてもよい。この場合には、外部機器との接続が容易になる。

そして、各発光モジュール13，14、電流可変手段18、あるいは抵抗31などは、ユニット化しなくてもよい。

また、定電流電源12は、出力電流Ｉを調整可能としてもよい。この場合には、色温度を可変させた照明光を得つつ調光できる。

本発明の第１の実施の形態を示す照明装置の回路図である。同上照明装置の第１光源と第２光源との電流−電圧特性を示すグラフである。同上照明装置の電流可変手段による第１光源と第２光源とに流れる点灯電流の変化を示すグラフである。本発明の第２の実施の形態を示す照明装置の回路図である。

符号の説明

11 照明装置としてのＬＥＤ点灯装置
12 定電流電源
13 第１発光モジュール
14 第２発光モジュール
16 第１光源としてのＬＥＤ
17 第１光源部
18 電流可変手段
21 第２光源としてのＬＥＤ
22 第２光源部
31 限流インピーダンスである抵抗

Claims

１つ以上の第１光源を有する第１光源部を備え、定電流電源に接続される第１発光モジュールと；
前記第１光源と色温度が異なる１つ以上の第２光源を有し前記第１光源部よりもインピーダンスが大きい第２光源部を備え、前記第１発光モジュールと並列に前記定電流電源に接続される第２発光モジュールと；
前記第１発光モジュールに接続され、この第１発光モジュールに流れる電流を可変させるとともに、この第１発光モジュールに流れる電流の可変に伴い前記第２発光モジュールに流れる電流を可変させることが可能な電流可変手段と；
を具備していることを特徴とした照明装置。
第２光源は、第１光源と略等しいインピーダンスを有し、
第２光源部は、前記第２光源の数が、第１光源部の前記第１光源の数よりも多い
ことを特徴とした請求項１記載の照明装置。
第１光源は、第２光源よりも発光効率が高い
ことを特徴とした請求項２記載の照明装置。
第２光源は、第１光源よりも大きいインピーダンスを有し、
第２光源部は、前記第２光源が、第１光源部の前記第１光源と同数以上設けられている
ことを特徴とした請求項１記載の照明装置。
電流可変手段は、定電流電源の出力側から電力を得る電源を備えている
ことを特徴とした請求項１ないし４いずれか記載の照明装置。
第１発光モジュールおよび第２発光モジュールは、定電流電源に対して着脱可能なユニットであり、
電流可変手段は、前記第１発光モジュールに一体的に搭載されている
ことを特徴とした請求項１ないし５いずれか記載の照明装置。
１つ以上の第１光源を有する第１光源部を備え、定電流電源に接続される第１発光モジュールと；
前記第１光源と色温度が異なる１つ以上の第２光源を有し前記第１光源部とインピーダンスが略等しい第２光源部を備え、前記第１発光モジュールと並列に前記定電流電源に接続される第２発光モジュールと；
この第２発光モジュールに流れる電流を設定する限流インピーダンスと；
前記第１発光モジュールに接続され、この第１発光モジュールに流れる電流を可変させるとともに、この第１発光モジュールに流れる電流の可変に伴い前記第２発光モジュールに流れる電流を可変させることが可能な電流可変手段と；
を具備していることを特徴とした照明装置。
出力電流を調整可能な定電流電源
を具備していることを特徴とした請求項１ないし７いずれか記載の照明装置。