JP5306428B2 - 照明装置及び照明システム - Google Patents

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本発明は、外部から電力が供給される電源部と、該電源部からの電力の供給により点灯する光源とを備え、外部から供給される制御信号に基づいて光源の光量を制御するように構成された照明装置及び照明システムに関する。
室内外の照明用途に供される照明装置においては、従来、白熱電球、蛍光灯等が光源として用いられている。近年、発光ダイオード(以下LEDという)の高輝度化が進むと共に、青色LEDが開発されたことにより、青色LEDと蛍光体を組み合わせた白色LEDが実用化され、これに伴い、小型、低消費電力、長寿命等の特性を有するLEDが照明用の光源として用いられている。
従来の光源を用いた照明装置においては、調光制御装置等の外部機器からの調光信号等の制御信号に応じて、光源を調光可能なように構成してある照明装置が広く用いられている。そして、LEDを光源として用いる照明装置においても同様に、外部機器からの調光信号に応じて光源を調光可能なように構成された照明装置が種々提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に開示された照明器具は、外部から電力が供給される電源部と、該電源部からの電力の供給により点灯する発光部とを備え、電源部は、外部機器である調光制御装置からの調光信号に応じて前記発光部の明るさを制御するように構成してある。
特開2007−234415号公報
ところで、例えば、オフィス、店舗等の室内においては、壁等に設けた1つの調光制御装置により室内に設けた複数の照明装置に対して調光制御可能に構成された照明システムが採用されている。このような照明システムにおいては、調光制御装置により調光信号が照明装置に供給されると共に、調光制御装置を介して外部電源からの電力が照明装置に供給されるように構成してあるのが一般的である。そして、照明装置は、照明装置の電源部への給電に応じて発光部を点灯して、調光制御装置から供給される調光信号に基づいて光源の光量を制御するように構成してある。
このように構成された照明装置においては、照明装置の電源部への給電の後に、調光制御装置からの調光信号が照明装置に供給され、まず発光部が出力100%にて点灯した後に、調光信号に応じた明るさにて点灯することになることがある。即ち、一瞬明るく光った後に暗くなることがあり、使用者に違和感を与えるという問題があった。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、制御信号が供給された後に光源を点灯することが可能なように構成することにより使用者に違和感を与えずにすむ照明装置及び照明システムを提供することを目的とする。
本発明に係る照明装置は、調光制御装置により制御信号が供給されるとともに、前記調光制御装置を介して外部電源からの電力が供給される照明装置であって、前記調光制御装置からの制御信号が供給される調光部と、前記調光制御装置を介して前記外部電源からの電力が供給される電源部と、該電源部からの電力の供給により点灯する光源とを備え、該光源の光量を前記制御信号に基づいて制御する照明装置において、前記電源部は、前記調光制御装置を介して供給される電源電圧を検出する電源電圧検出部と、該電源電圧検出部による検出電圧が設定値以上のときに、前記光源に電力を供給させる電源制御部とを有し、前記調光部は、前記電源部が前記光源に供給する電力を前記制御信号に応じて変化させるようにしてあり、前記設定値は、前記制御信号が与えられた時点において前記電源部に供給される電源電圧の値になるように、予め設定してあることを特徴とする。
本発明にあっては、制御信号が、電源部の電源電圧が最低動作電圧に達した後に遅延して供給されたとしても、最初から前記制御信号に応じた光量で光源を点灯させる点灯手段を備えているから、制御信号が供給された後に光源を点灯させることができ、光源は制御信号に応じた光量にて最初から点灯することになる。この結果、使用者に違和感を与えずにすむ。
本発明にあっては、電源部に外部から供給される電源電圧を検出して、前記制御信号が供給された時に光源に電力を供給するように構成してある。一つの閾値の判定のみという簡易な制御により、制御信号が供給された後に光源を点灯するように構成することができ、使用者に違和感を与えずにすむ。
本発明に係る照明装置は、前記電源制御部は、前記光源の点灯後、前記検出電圧が、前記電源部の最低動作電圧よりも大きく、且つ前記光源の点灯開始電圧よりも小さい点灯終了電圧に達したときに、前記光源に電力を供給するのを停止することを特徴とする。
本発明にあっては、電源電圧検出部により検出される電源電圧が低下したことから、電源部に供給されている電力が遮断されつつあることを検知したときに、光源への電力の供給を停止する。
本発明に係る照明装置は、前記電源制御部は、前記電源部への給電の開始(又は終了)に応じて、前記光源に供給する電流及び/又は電圧を逓増(又は逓減)させることを特徴とする。
本発明にあっては、電源部への給電の開始(又は終了)に応じて、光源に供給する電流及び/又は電圧を逓増(又は逓減)させるように構成してある。例えば、点灯開始時は、電源部への給電の開始に応じて、光源に供給する電流及び/又は電圧を、0の状態から徐々に上昇させ、一定時間後に制御信号に応じた調光レベルにて点灯させる。これにより、使用者に違和感を与えずにすむ。
本発明に係る照明装置は、前記光源はLEDであることを特徴とする。
本発明に係る照明システムは、上述の照明装置と、該照明装置に制御信号を供給すると共に、外部電源からの電力を供給する調光制御装置とを備えることを特徴とする。
本発明にあっては、光源としてLEDを用いているから、電流及び/又は電圧を変更しての光量(発光強度)を変更することにより、調光制御をきめ細かく行うことができる。
本発明によれば、制御信号が供給された後に光源を点灯するように構成することにより使用者に違和感を与えずにすむ。
本発明の実施の形態1に係る照明装置を備える照明システムの概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態1に係る照明装置の主要部の概略構成を示すブロック図である。 実施の形態1に係る照明装置の主要部における信号波形の一例を示す図である。 照明装置の起動時における電源制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態2に係る照明装置の主要部における信号波形の一例を示す図である。 照明装置の起動時における電源制御の処理手順の他の例を示すフローチャートである。 照明装置の主要部の概略構成を示すブロック図の他の例である。
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る照明装置を備える照明システムの概略構成を示すブロック図である。実施の形態1に係る照明装置100は、調光制御装置200に接続され、該調光制御装置200により電力が供給される電源部1と、調光制御装置200に接続され、該調光制御装置200により制御信号が与えられ、与えられた制御信号に応じた信号を電源部1に与える調光部2と、電源部1に接続され、該電源部1からの電力の供給により点灯する発光部3とを備えてなる。調光制御装置200は、商用電源等の外部電源に接続される接続端子と、照明装置100に電力及び調光信号である制御信号を出力する出力端子とを備えている。
図2は、本発明の実施の形態1に係る照明装置100の主要部の概略構成を示すブロック図である。電源部1は、交流電流に含まれるノイズを除去するノイズフィルタ回路部11を備えている。ノイズフィルタ回路部11の一端には、調光制御装置200の出力端子が接続してあり、他端には、整流回路部12の一端が接続してある。ノイズフィルタ回路部11は、調光制御装置200を介して商用電源から供給される交流電流に含まれるノイズの流入、調光制御装置200を介して商用電源へのノイズの流出を防止する。整流回路部12は、例えば、ダイオードブリッジであり、ノイズフィルタ回路部11によりノイズが除去された交流電流の全波整流を行う。
整流回路部12の他端には、平滑回路部13が接続してあり、平滑回路部13は、整流回路部12により与えられた電力の変動を抑える平滑化を行う。平滑回路部13の他端には、スイッチング回路部14が接続してあり、スイッチング回路部14には、平滑回路部13により平滑化された電力が供給される。
スイッチング回路部14は、平滑回路部13からの電力供給を受けてスイッチング動作をして、例えば100Vの電源電圧を35Vの電源電圧に降圧する。スイッチング回路部14には、定電流制御部15及び定電圧制御部16が接続してある。
定電流制御部15は、発光部3に供給される電流を設定値になるように制御するように構成してある。即ち、スイッチング回路部14により与えられた出力電流が設定値になるようにスイッチング回路部14のスイッチング動作を制御する(例えば、スイッチング回路部14により与えられた出力電流が設定値を超えたとき、スイッチング回路部14のスイッチング動作を止める)ことにより、電源部1から発光部3に供給される電流を一定に保つフィードバック制御をなす。なお、電流の設定値は、後述する調光部2により与えられる。
定電圧制御部16は、発光部3に供給される電圧を設定値になるように制御するように構成してある。即ち、スイッチング回路部14により与えられた出力電圧が設定値になるようにスイッチング回路部14のスイッチング動作を制御する(例えば、スイッチング回路部14により与えられた出力電圧が設定値を超えたとき、スイッチング回路部14のスイッチング動作を止める)ことにより、電源部1から発光部3に供給される電圧を一定に保つフィードバック制御をなす。なお、電圧の設定値は、後述する調光部2により与えられる。
また、電源部1の整流回路部12には、電源電圧検出部17が接続してある。電源電圧検出部17は、整流回路部12に供給される電圧を検出することにより、調光制御装置200から電源部1に供給される電源電圧を検出する。電源電圧検出部17には、電源制御部18が接続してあり、電源制御部18には、電源電圧検出部17により検出された電源電圧値が与えられる。電源制御部18には、スイッチング回路部14が接続してある。電源制御部18は、与えられた電源電圧値に応じて、後述するように、スイッチング回路部14を制御するように構成してある。電源制御部18が、後述するように、制御信号が供給された後に光源である発光部3を点灯させる点灯手段として機能する。
このように構成された電源部1には、発光部3が接続してある。発光部3は、例えば、複数のLEDからなる。これら複数のLEDは、例えば、LED素子と、該LED素子を封止し、蛍光体が分散された封止樹脂と、入力端子及び出力端子とを備えてなる表面実装型LEDである。
一方、調光部2は、調光制御装置200の出力端子に端子台(図示せず)を介してその一端が接続される信号整流部22を備えている。信号整流部22には、調光制御装置200により制御信号である調光信号が与えられる。調光信号は、正のパルス信号であり、調光レベル(明るさのレベル)に応じてデューティ比の異なるPWM信号である。信号整流部22は、与えられた調光信号の整流を行い、これにより、端子台に調光信号の信号線の接続方向の如何にかかわらず(端子台に信号線が逆に接続された場合においても)、同一の調光信号を得ることができる。
信号整流部22の他端には、絶縁インターフェース部(絶縁I/F部)23の一端が接続してあり、絶縁インターフェース部23の他端には、デジタル信号である調光信号をアナログ電圧に変換する変換部24が接続してある。絶縁インターフェース部23は、例えば、フォトカプラであり、調光制御装置200の側と照明装置100の側とを電気的に絶縁してあるから、照明装置100(又は調光制御装置200)の構成部品の故障等による影響を調光制御装置200(又は照明装置100)に与えることがなく、信頼性又は安全性を確保することができる。
変換部24は、ローパスフィルタであり、例えば、1(kHz)の調光信号に対して100(Hz)以上をカットするローパスフィルタを用いて、パルス信号を積分して電圧に変換することにより、調光制御装置200により与えられた制御信号であるPWM信号をPWM信号のパルス幅に応じたアナログ電圧に変換する。
変換部24には、スケーリングアンプ部25,26夫々の一端が接続してある。スケーリングアンプ部25の他端には、定電流制御部15が接続してある。スケーリングアンプ部25には、変換部24によりアナログ電圧に変換された調光信号が与えられる。スケーリングアンプ部25は、変換部24により変換された電圧を定電流制御部15において規定されるアナログ電圧に変換して、変換されたアナログ電圧を定電流制御部15に出力する。定電流制御部15の設定値は、スケーリングアンプ部25により与えられたアナログ電圧に応じた電流値に変更されることになる。
一方、スケーリングアンプ部26の他端には、定電圧制御部16が接続してある。スケーリングアンプ部26には、変換部24によりアナログ電圧に変換された調光信号が与えられる。スケーリングアンプ部26は、変換部24により変換された電圧を定電圧制御部16において規定されるアナログ電圧に変換して、変換されたアナログ電圧を定電圧制御部16に出力する。定電圧制御部16の設定は、スケーリングアンプ部26により与えられたアナログ電圧に応じた電圧値に変更されることになる。
このように制御信号に応じて電源部1の出力電流及び出力電圧の大きさを変化させることにより、発光部3の光量が大であるときは、発光部3が定電流制御部15の設定電流に応じて発光させ、発光部3の光量が小であるときは、発光部3が定電圧制御部16の設定電圧に応じて発光させるように構成してある。
以上のように構成された照明装置100において、調光制御装置200により電源部1に電力が供給され、調光制御装置200により調光部2に制御信号が供給されたとき、電源制御部18は、制御信号が供給された後に発光部3に電力を供給すべく、電源電圧検出部17により与えられた検出電圧に応じて、スイッチング回路部14を制御するように構成してある。図3は、実施の形態1に係る照明装置100の主要部における信号波形の一例を示す図である。図3(a)は、電源部1に供給される電源電圧の波形であり、横軸は時間を、縦軸は電源電圧Vを夫々示している。図3(b)は、調光制御装置200から調光部2に与えられる制御信号波形であり、横軸は時間を、縦軸は制御信号のオン/オフを夫々示している。なお、制御信号は、多数のパルス信号を簡略して一つの矩形波として表している。図3(c)は、スイッチング回路部14のスイッチング動作であり、横軸は時間を、縦軸はスイッチング動作のオン/オフを夫々示している。
図3(a)に示すように、調光制御装置200による電源部1への電力供給に伴って、電源部1の電源電圧は立ち上がり、所定値である最低動作電圧Voに到達する。電源制御部18は、この時点から所定時間Td経過後にスイッチング回路部14のスイッチング動作を開始するように構成してある。このスイッチング動作に伴って発光部3は制御信号に応じた調光状態にて点灯する。なお、この時の点灯開始電圧はVsである。また、電源制御部18は検出電圧が点灯終了電圧Vfに到達したとき、スイッチング回路部14の動作を停止するように構成してある。なお、所定時間Tdは、図3(b)に示す制御信号の遅延時間に基づいて予め設定してある。
図4は、照明装置100の起動時における電源制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。まず、電源電圧検出部17において電源電圧Vを検出する(ステップS1)。ステップS1において検出された電源電圧Vを用いて、検出された電源電圧Vが所定値Vo以上であるか否かを判定する(ステップS2)。ステップS2において、電源電圧Vが所定値Vo以上であると判定された場合(ステップS2:YES)、ステップS3に進む。一方、ステップS2において、電源電圧Vが所定値Voより小さいと判定された場合(ステップS2:NO)、ステップS1に戻って一連の動作を繰り返す。
ステップS3において、タイマをスタートする。次に、経過時間Tが所定時間Td以上であるか否かを判定する(ステップS4)。ステップS4において、経過時間Tが所定時間Td以上であると判定された場合(ステップS4:YES)、スイッチング回路部14のスイッチング動作を開始して(ステップS5)、電源制御の動作を終了する。一方、ステップS4において、経過時間Tが所定時間Tdより短いと判定された場合(ステップS4:NO)、ステップS4に戻って一連の動作を繰り返す。
以上のように構成された照明装置100においては、電源部1に外部から供給される電源電圧を検出して、検出電圧が所定値Vo以上になった後、所定時間Td経過後に発光部3に電力を供給するように電源部1を制御するように構成してあるから、制御信号が供給された後に発光部3を点灯させることができる。この結果、発光部3は制御信号に応じた光量にて最初から点灯することになるから、使用者に違和感を与えずにすむ。
発光部3の最低動作電圧、より詳細には、電源部1を構成する回路の最低動作電圧であり、この電源部1の動作開始と同時に発光部3が点灯する最低動作電圧を所定値Voとしている。即ち、電源部1に供給される電源電圧が、本来、発光部3が点灯することができる電圧に到達した時点を基準として、その時点から所定時間Td経過後に発光部3に電力を供給している。従って、所定時間Tdを制御信号の遅延時間に基づいて適切に設定することにより、確実に制御信号が供給された後に発光部3を点灯するように構成することができる。所定時間Tdは、最低動作電圧に達してから調光制御装置200からの制御信号が供給されるまでの時間以上であればよく、電子部品のばらつきを考慮して、例えば、最低動作電圧に達してから調光制御装置200からの制御信号が供給されるまでの時間が約700(msec)である場合、約1(sec)に設定する。
(実施の形態2)
実施の形態1においては、電源部1に外部から供給される電源電圧を検出して、検出電圧が所定値Vo以上になった後、所定時間Td経過後に発光部3に電力を供給するように電源部1を制御するように構成してあるが、制御信号が供給された後に発光部3を点灯すべく、電源部1への給電開始時よりも、所定時間以上、電源部1の発光部3の給電を遅延させる制御方法はこれに限定されない。他の制御例を実施の形態2として、以下説明する。なお、照明装置の主要部の概略構成は、実施の形態1の照明装置100と同様であるので、図示及び説明は省略する。
図5は、本発明の実施の形態2に係る照明装置の主要部における信号波形の一例を示す図である。図5(a)は、電源部1に供給される電源電圧の波形であり、横軸は時間を、縦軸は電源電圧Vを夫々示している。図5(b)は、調光制御装置200から調光部2に与えられる制御信号波形であり、横軸は時間を、縦軸は制御信号のオン/オフを夫々示している。なお、制御信号は、多数のパルス信号を簡略して一つの矩形波として表している。図5(c)は、スイッチング回路部14のスイッチング動作であり、横軸は時間を、縦軸はスイッチング動作のオン/オフを夫々示している。
図5(a)に示すように、調光制御装置200による電源部1への電力供給に伴って、電源部1の電源電圧は立ち上がり、設定値である点灯開始電圧Vs’に到達する。電源制
御部18は、この時点からスイッチング回路部14のスイッチング動作を開始するように構成してある。このスイッチング動作に伴って発光部3は制御信号に応じた調光状態にて点灯する。また、電源制御部18は検出電圧が点灯終了電圧Vfに到達したとき、スイッチング回路部14の動作を停止するように構成してある。なお、設定値である点灯開始電圧Vs’は、本実施の形態においては、制御信号が与えられる時点における電源部1の電
源電圧の値、換言すると電源部1の電源電圧の立ち上がり曲線に対して制御信号が供給される時間(図5(b)の制御信号がオンになる時間)で線を引いたときの交点の値(Vs’)になるように予め設定してある。この点灯開始電圧Vs’は、制御信号が与えられる
時点における電源部1の電源電圧の値以上であればよく、電子部品のばらつきを考慮して、若干の余裕を加味して設定してあることがより望ましい。
図6は、照明装置100の起動時における電源制御の処理手順の他の例を示すフローチャートである。まず、電源電圧検出部17において電源電圧Vを検出する(ステップS11)。ステップS11において検出された電源電圧Vを用いて、検出された電源電圧Vが設定値Vs’以上であるか否かを判定する(ステップS12)。ステップS12において
、電源電圧Vが設定値Vs’以上であると判定された場合(ステップS12:YES)、
スイッチング回路部14のスイッチング動作を開始して(ステップS13)、電源制御の動作を終了する。一方、検出された電源電圧Vが設定値Vs’より小さいと判定された場
合(ステップS12:NO)、ステップS11に戻って一連の動作を繰り返す。
以上のように構成された照明装置100においては、電源部1に外部から供給される電源電圧を検出して、検出電圧が設定値Vs’以上になった後、発光部3に電力を供給する
ように電源部1を制御するように構成してあるから、一つの閾値の判定のみという簡易な制御により、制御信号が供給された後に発光部3を点灯するように構成することができ、使用者に違和感を与えずにすむ。また、制御信号が与えられる時点における電源部1に供給される電源電圧の値を設定値にしているから、遅延時間を抑えつつ、制御信号が供給された後に発光部3を点灯するように構成することができる。
以上の実施の形態においては、電源電圧検出部17により検出された電源部1の電源電圧を、外部からの制御信号が供給された後に発光部3を点灯するための制御に用いているが、これに限定されず、例えば、照明装置点灯時に、発光部3に供給する電力を徐々に上げていき、一定時間後に規定照度にて点灯する所謂フェードイン点灯の制御にも用いることができる。以下、この制御について説明する。
図7は、照明装置の主要部の概略構成を示すブロック図の他の例である。電源制御部18は、調光部2aの変換部24とスケーリングアンプ部25,26との間に接続してある。電源制御部18は、電源電圧検出部17により検出された電源電圧により電源部1への給電を検知したとき(電源電圧Vが0より大)、例えば、最初に調光レベル5%に対応するアナログ電圧値をスケーリングアンプ部25,26に夫々与え、一定時間後に、制御信号により設定される調光レベルに到達するように、所定時間間隔にて徐々に上げていく調光レベルに対応するアナログ電圧値をスケーリングアンプ部25,26に夫々与えるように構成してある。また、電源制御部18は、電源電圧検出部17により検出された電源電圧により電源部1への電力の遮断を検知したとき(電源電圧VがVfまで減少したとき)、例えば、現在の調光レベルに対応するアナログ電圧値から、一定時間後に、調光レベル0%に到達するように、所定時間間隔にて徐々に下げていく調光レベルに対応するアナログ電圧値をスケーリングアンプ部25,26に夫々与えるように構成してある。その他の構成は、図2に示す実施の形態1に係る照明装置100と同様であるため、対応する構成部材に図2と同一の参照符号を付して、その構成の詳細な説明を省略する。
以上のように、電源電圧検出部17により検出された電源電圧を用いて、電源部1への給電の開始(又は終了)に応じて、発光部3に供給する電流及び/又は電圧を逓増(又は逓減)させるように電源制御部18を構成することにより、明るさが徐々に変化するから、使用者に違和感を与えずにすむ。
また、光源としてLEDを用いているから、電流及び/又は電圧を変更してLEDの光量(発光強度)を変更することにより、調光制御をきめ細かく行うことができる。
なお、以上の実施の形態においては、1つの調光制御装置に対して1つの照明装置を接続してある例を示したが、1つの調光制御装置に対して複数の照明装置を接続してもよい。例えば、オフィス、店舗等の室内においては、壁に設けた1つの調光制御装置により室内に設けた複数の照明装置を制御可能に構成してある照明システムが採用されており、本発明に係る照明装置は、このような照明システムに用いることができる。また、以上の実施の形態において説明した回路構成、制御時間の遅延時間等は、一例であって、照明装置が接続される調光制御装置の種類に応じて異なるが、同様の考え方により設定することができる。
また、以上の実施の形態においては、発光部を構成する光源として表面実装型LEDを用いているが、これに限定されず、他のタイプのLEDを用いてもよい。
さらに、本発明は、その他、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内において種々変更した形態にて実施することが可能であることは言うまでもない。
1 電源部
17 電源電圧検出部
18 電源制御部(点灯手段)
2 調光部
3 発光部(光源)

Claims (5)

  1. 調光制御装置により制御信号が供給されるとともに、前記調光制御装置を介して外部電源からの電力が供給される照明装置であって、
    前記調光制御装置からの制御信号が供給される調光部と、前記調光制御装置を介して前記外部電源からの電力が供給される電源部と、該電源部からの電力の供給により点灯する光源とを備え、該光源の光量を前記制御信号に基づいて制御する照明装置において、
    前記電源部は、前記調光制御装置を介して供給される電源電圧を検出する電源電圧検出部と、該電源電圧検出部による検出電圧が設定値以上のときに、前記光源に電力を供給させる電源制御部とを有し、
    前記調光部は、前記電源部が前記光源に供給する電力を前記制御信号に応じて変化させるようにしてあり、
    前記設定値は、前記制御信号が与えられた時点において前記電源部に供給される電源電圧の値になるように、予め設定してあることを特徴とする照明装置。
  2. 前記電源制御部は、前記光源の点灯後、
    前記検出電圧が、前記電源部の最低動作電圧よりも大きく、且つ前記光源の点灯開始電圧よりも小さい点灯終了電圧に達したときに、前記光源に電力を供給するのを停止することを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
  3. 前記電源制御部は、前記電源部への給電の開始(又は終了)に応じて、前記光源に供給する電流及び/又は電圧を逓増(又は逓減)させることを特徴とする請求項1又は2に記載の照明装置。
  4. 前記光源はLEDであることを特徴とする請求項1から3の何れか一つに記載の照明装置。
  5. 請求項1から4の何れか一つに記載の照明装置と、
    該照明装置に制御信号を供給すると共に、外部電源からの電力を供給する調光制御装置とを備えることを特徴とする照明システム。
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