JP5462535B2 - Lighting device - Google Patents
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Description
本発明は、照明光の光色を可変とした照明装置に関するものである。 The present invention relates to an illumination device in which the light color of illumination light is variable.
発光ダイオードを光源とする従来の照明装置として、例えば特許文献1には、第1の発光ダイオード(白色発光ダイオード)と、第1の発光ダイオードと異なる発光色の第2の発光ダイオード(有色発光ダイオード)とを照明光源として備え、照明光源が照射する照明光(混色光)を調光制御する照明装置が記載されている。そして、調光時に第1,第2の発光ダイオードの各出力を個別に調整することによって、照明光源が照射する照明光の光量および光色(色温度)を調光レベルに応じて変化させることが可能となる。
As a conventional illumination device using a light emitting diode as a light source, for example,
ここで、光色を数値化するには、CIE−XYZ表色系が最も一般的であり、これに基づく照明光源の色度を示すxy色度座標を図7に示し、図7中のLkは、黒体の色温度をつないだ黒体軌跡となる。 Here, in order to quantify the light color, the CIE-XYZ color system is the most common, and xy chromaticity coordinates indicating the chromaticity of the illumination light source based on the CIE-XYZ color system are shown in FIG. 7, and Lk in FIG. Is a black body locus connecting the color temperatures of black bodies.
ところで、発光ダイオードを光源とする照明装置は、白熱ランプを光源とする照明装置の代替として使用される場合が多い。白熱ランプは定格点灯時を100%として調光レベル(光量)を低下させたとき、光量の低下とともに、照明光の色度が略円弧状の黒体軌跡Lk(図7参照)に沿って変化するように色温度も低下する特性を有している。 By the way, an illuminating device using a light emitting diode as a light source is often used as an alternative to an illuminating device using an incandescent lamp as a light source. When the dimming level (light quantity) of the incandescent lamp is reduced to 100% at the rated lighting, the chromaticity of the illumination light changes along a substantially arcuate black body locus Lk (see FIG. 7) as the light quantity decreases. In this way, the color temperature is also lowered.
一方、発光ダイオードを調光した場合、光の波長は変化せずに光量のみが変化する特性を有しており、特許文献1に記載されている従来例のように、色温度が互いに異なる2種類の発光ダイオードの光量を個別に調整する構成では、調光時の色度の変化が黒体軌跡Lkを外れた軌跡を描くために、自然な色温度の変化をさせることができなかった。例えば、図7のxy色度座標において、略円弧状の黒体軌跡Lk上の2点P11,P12に第1,第2の発光ダイオードの各色度を設定した場合、第1,第2の発光ダイオードの光量を個別に調整すると、このP11−P12を結ぶ直線Lcに沿って照明光源の色度が変化し、調光時の色度の変化が黒体軌跡Lkを外れた軌跡を描いてしまう。
On the other hand, when the light emitting diode is dimmed, it has a characteristic that only the light amount changes without changing the wavelength of the light, and the color temperatures are different from each other as in the conventional example described in
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、発光ダイオードを光源とする場合においても黒体軌跡に近い自然な特性で照明光の光色を調整することができる照明装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a lighting device capable of adjusting the light color of illumination light with natural characteristics close to a black body locus even when a light emitting diode is used as a light source. Is to provide.
請求項1の発明は、互いに異なる色温度で発光する第1,第2,第3の発光手段からなる照明光源と、指示された調光レベルに基づいて第1,第2,第3の発光手段の光量を個別に調整し、照明光源から照射される照明光の色度および光量を前記指示された調光レベルに応じた色度および光量に制御する調光制御手段とを備え、第2の発光手段は、第1の発光手段より低い色温度で発光し、第3の発光手段は、第1の発光手段より低く、第2の発光手段より高い色温度で発光し、調光制御手段は、前記指示された調光レベルが高くなるにしたがって第1の発光手段の光量を増加させるとともに第2の発光手段の光量を減少させ、さらに第1,第2,第3の発光手段の光量の合計が前記指示された調光レベルに応じた光量となるように第3の発光手段の光量を調整することによって、前記指示された調光レベルに応じて照明光源の光量を変化させるときに、照明光源の色度を黒体軌跡に略沿って変化させることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, there is provided an illumination light source comprising first, second, and third light emitting means that emit light at different color temperatures, and first, second, and third light emission based on the instructed dimming level. Dimming control means for individually adjusting the light amount of the means and controlling the chromaticity and light amount of the illumination light emitted from the illumination light source to the chromaticity and light amount according to the instructed dimming level; The light emitting means emits light at a color temperature lower than that of the first light emitting means, and the third light emitting means emits light at a color temperature lower than that of the first light emitting means and higher than that of the second light emitting means. Increases the light quantity of the first light-emitting means and decreases the light quantity of the second light-emitting means as the instructed dimming level increases, and further reduces the light quantity of the first, second, and third light-emitting means. So that the total amount of light becomes a light amount corresponding to the instructed dimming level. By adjusting the amount of the unit, when changing the light amount of the illumination light source in response to the instruction dimming levels and changing substantially in the black body locus chromaticity of the illumination light source.
この発明によれば、発光ダイオードを光源とする場合においても黒体軌跡に近い自然な特性で照明光の光色を調整することができる。 According to the present invention, even when a light emitting diode is used as a light source, the light color of illumination light can be adjusted with natural characteristics close to a black body locus.
請求項2の発明は、請求項1において、前記調光制御手段は、前記指示された調光レベルが、最大調光レベルと最小調光レベルとの間にある所定の調光レベルであるときに第3の発光手段の光量を最大に調整し、前記指示された調光レベルが前記所定の調光レベルから増減するにしたがって第3の発光手段の光量を減少させることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the dimming control unit is configured such that the instructed dimming level is a predetermined dimming level between the maximum dimming level and the minimum dimming level. Further, the light amount of the third light emitting unit is adjusted to the maximum, and the light amount of the third light emitting unit is decreased as the instructed light control level increases or decreases from the predetermined light control level.
この発明によれば、調光時の照明光の光色を黒体軌跡に近い自然な特性で調整できるとともに、第1,第2,第3の発光手段の光量の合計が調光レベルに応じた光量となるように第3の発光手段の光量を調整することによって、調光時の照明光の照明光の光量を適切に調整できる。 According to the present invention, the light color of the illumination light during dimming can be adjusted with natural characteristics close to a black body locus, and the total light amount of the first, second, and third light emitting means depends on the dimming level. By adjusting the light amount of the third light emitting means so that the light amount becomes the same, the light amount of the illumination light of the illumination light during dimming can be adjusted appropriately.
以上説明したように、本発明では、発光ダイオードを光源とする場合においても黒体軌跡に近い自然な特性で照明光の光色を調整することができるという効果がある。 As described above, the present invention has an effect that the light color of illumination light can be adjusted with natural characteristics close to a black body locus even when a light emitting diode is used as a light source.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施形態1)
本実施形態の照明装置は、図1に示すように、照明光源1と、電源回路2と、調光制御部3とで構成されている。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the illumination device of the present embodiment includes an
照明光源1は、3色の発光ダイオードD1,D2,D3を有しており、図2は、発光ダイオードD1,D2,D3の各色度P1,P2,P3を、CIE−XYZ表色系に基づくxy色度座標にプロットしている。ここで、各色の発光ダイオードD1,D2,D3の光色の色度がそれぞれP1(x1,y1),P2(x2,y2),P3(x3,y3)であり、発光ダイオードD1,D2,D3の色温度は互いに異なる。また、図2中のLkは、黒体の色温度をつないだ黒体軌跡となる。なお、本発明では、黒体軌跡Lk上にない光源の色を表すためにその色に最も近い黒体の色温度で表した相関色温度も含めて、色温度と称す。
The
発光ダイオードD1の色度P1、発光ダイオードD2の色度P2は、黒体軌跡Lk上に設定されてx1<x2の関係にあり、発光ダイオードD2の色温度は、発光ダイオードD1の色温度より低くなる。例えば、発光ダイオードD1の色温度:7000K、発光ダイオードD2の色温度:2500Kに設定される。さらに、発光ダイオードD3の色度P3は、発光ダイオードD1の色度P1と発光ダイオードD2の色度P2とを結ぶ直線Laの2等分垂線Lb上で、黒体軌跡Lkよりy値が大きい色度(黒体軌跡Lkを越えた色度)に設定されており、発光ダイオードD1の色度P1、発光ダイオードD2の色度P2に対して、x1<x3<x2の関係にある。この発光ダイオードD3の色温度は、発光ダイオードD1より低く、発光ダイオードD2より高くなる。 The chromaticity P1 of the light emitting diode D1 and the chromaticity P2 of the light emitting diode D2 are set on the black body locus Lk and have a relationship of x 1 <x 2 , and the color temperature of the light emitting diode D2 is the color temperature of the light emitting diode D1. Lower. For example, the color temperature of the light emitting diode D1 is set to 7000K, and the color temperature of the light emitting diode D2 is set to 2500K. Further, the chromaticity P3 of the light emitting diode D3 is a color whose y value is larger than the black body locus Lk on the bisector Lb of the straight line La connecting the chromaticity P1 of the light emitting diode D1 and the chromaticity P2 of the light emitting diode D2. Degree (chromaticity exceeding the black body locus Lk), and has a relationship of x 1 <x 3 <x 2 with respect to the chromaticity P1 of the light emitting diode D1 and the chromaticity P2 of the light emitting diode D2. The color temperature of the light emitting diode D3 is lower than the light emitting diode D1 and higher than the light emitting diode D2.
電源回路2は、商用電源ACからの入力を所望の直流電圧に変換して出力し、その出力端には、発光ダイオードD1,D2,D3が並列接続されている。
The
調光制御部3は、駆動信号変換部30と、出力調整部31,32,33とで構成されており、入力された調光信号(図示しない外部コントローラや、本照明器具に設けた図示しない調光操作部からの調光信号)によって指示された調光レベルに基づいて、発光ダイオードD1,D2,D3の光量を個別に調整することにより、照明光源1が照射する総光量を調光制御する。駆動信号変換部30は、電源回路2から制御電源を供給されて、調光信号を出力調整部31,32,33に対する駆動信号に各々変換する。駆動信号変換部30はマイコンとメモリを有しており、調光信号が調光レベルに対応した電圧レベルの直流電圧信号であるとすると、調光信号の電圧レベル、当該電圧レベルに対する発光ダイオードD1,D2,D3の各光出力(光量Y1,Y2,Y31)の対応関係(図3参照)を表した変換テーブルがメモリに予め格納され、当該変換テーブルに基づいてマイコンにより直流電圧信号を駆動信号に変換する。
The
そして、出力調整部31,32,33は、電源回路2の出力端間で発光ダイオードD1,D2,D3に直列接続された図示しないスイッチング素子を具備しており、駆動信号変換部30が、オンデューティ比が可変である一定周期の矩形波信号からなる駆動信号を出力することにより、出力調整部31,32,33のスイッチング素子をPWM(パルス幅変調)制御して発光ダイオードD1,D2,D3への給電量を調節している。
The
ここで、調光信号の電圧レベルが高いほど調光レベルが低下し(照明光源1の光量が減少して暗くなる)、調光信号の電圧レベルが低いほど調光レベルが増加する(照明光源1の光量が増加して明るくなる)とした場合、メモリに格納された変換テーブルは図3に示す特性を有する。まず、調光信号の電圧レベルが低くなる(調光レベルが高くなる)にしたがって、発光ダイオードD1の光量Y1は直線的に増加し、発光ダイオードD2の光量Y2は直線的に減少する。さらに、調光信号が最小電圧レベルV1(最大調光レベル)と最大電圧レベルV2(最小調光レベル)との範囲内で調整可能であるとすると、最小電圧レベルV1と最大電圧レベルV2との略中間にある所定の電圧レベルV3(≒V1+{(V2−V1)/2})に調光信号が設定されたときに、発光ダイオードD3の光量Y31は最大となる。そして、調光信号が電圧レベルV3から増減するにしたがって、発光ダイオードD3の光量Y31は直線的に減少し、調光信号の調整範囲の上下限方向では光量Y31がゼロとなっている。上記発光ダイオードD1,D2,D3の各光量Y1,Y2,Y31を合成した照明光源1の光量Y0(図3参照)は、調光信号の電圧レベルが高くなる(調光レベルが低くなる)にしたがって減少する。
Here, the higher the voltage level of the dimming signal, the lower the dimming level (the light amount of the
上記のように発光ダイオードD1,D2,D3の各色度や調光時の各光出力を設定することによって、調光信号に応じて照明光源1の光量を変化させた場合、照明光源1の色度は、図4に示すxy色度座標の黒体軌跡Lkを近似した屈曲線LA1に沿って変化する。具体的には、最大調光レベルから最小調光レベルに変化させた場合(調光信号の電圧レベルを低→高に変化させた場合)、照明光源1の色度は、発光ダイオードD1の色度P1付近から発光ダイオードD2の色度P2方向に直線Laに沿って変化し、調光レベルが中間手前に達すると発光ダイオードD3の色度P3方向(直線Laから離れる方向)に直線的に変化し、発光ダイオードD1の色度P1と発光ダイオードD2の色度P2とを結ぶ直線Laの2等分垂線Lb上にまで達すると、その後は直線Laに近付く方向に変化する。そして、さらに調光レベルが低下して、色度が直線La上に達して以降は、発光ダイオードD2の色度P2方向に直線Laに沿って変化し、最小調光レベルでは発光ダイオードD2の色度P2付近に達する。
When the light amount of the
ここで、調光信号の調整範囲の上下限方向では、発光ダイオードD3の光量Y31がゼロとなる範囲があり(図3参照)、この範囲では、照明光源1の色度変化を示す屈曲線LA1も、発光ダイオードD1の色度P1と発光ダイオードD2の色度P2とを結ぶ直線Laに沿った特性となる(図4参照)。すなわち、調光信号の調整範囲の上下限方向では、従来と同様の色度特性となっている。
Here, in the upper and lower limit directions of the adjustment range of the dimming signal, there is a range where the light amount Y31 of the light emitting diode D3 becomes zero (see FIG. 3), and in this range, the bent line LA1 indicating the chromaticity change of the
しかし、調光信号の調整範囲の中間付近では、発光ダイオードD3の光量Y31が増大し(図3参照)、照明光源1の色度変化を示す屈曲線LA1も、黒体軌跡Lkに近付く方向に変化しており(図4参照)、人間の目には、白熱ランプと同様の自然な特性で照明光の光色が変化していると、違和感なく感じられる。すなわち、本発明において、「調光時の照明光源1の色度が黒体軌跡Lkに近い軌跡で変化する」特性とは、「人間の視覚機能が白熱ランプと同様の自然な特性で照明光の光色が変化していると感じることができる」特性を指す。したがって、本実施形態では、調光時の照明光源1の色度は黒体軌跡Lkに近い軌跡で変化し、白熱ランプと同様の自然な特性で照明光の光色を調整可能であるといえる。
However, near the middle of the adjustment range of the dimming signal, the light amount Y31 of the light emitting diode D3 increases (see FIG. 3), and the bent line LA1 indicating the chromaticity change of the
さらに、調光レベルの変化時に、発光ダイオードD1,D2の光量は互いに反対方向に増減するが、発光ダイオードD1,D2,D3の光量の合計が調光レベルに応じた光量となるように発光ダイオードD3の光量を調整することによって、照明光源1の光量を調整している。
Further, when the dimming level changes, the light amounts of the light emitting diodes D1, D2 increase or decrease in opposite directions, but the light emitting diodes so that the total light amount of the light emitting diodes D1, D2, D3 becomes a light amount corresponding to the dimming level. The light quantity of the
このように本実施形態では、発光ダイオードD1,D2に加えて発光ダイオードD3を用いることによって、白熱ランプと同様に調光時の照明光の光色を黒体軌跡に近い自然な特性で調整できるとともに、調光時の照明光の光量を適切に調整できる。 As described above, in the present embodiment, by using the light emitting diode D3 in addition to the light emitting diodes D1 and D2, the light color of the illumination light at the time of dimming can be adjusted with natural characteristics close to a black body locus as in the incandescent lamp. In addition, the amount of illumination light during dimming can be adjusted appropriately.
(実施形態2)
本実施形態の照明装置は、実施形態1と同様に図1に示す構成を備えるが、発光ダイオードD3の光量制御が異なるものであって、実施形態1と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。
(Embodiment 2)
Although the illumination device of the present embodiment has the configuration shown in FIG. 1 as in the first embodiment, the light quantity control of the light emitting diode D3 is different, and the same reference numerals are given to the same configurations as in the first embodiment. The description is omitted.
本実施形態の駆動信号変換部30のメモリに格納された変換テーブルは図5に示す特性を有する。まず、調光信号の電圧レベルが低くなる(調光レベルが高くなる)にしたがって、発光ダイオードD1の光量Y1は直線的に増加し、発光ダイオードD2の光量Y2は直線的に減少する。さらに、調光信号が最小電圧レベルV1(最大調光レベル)と最大電圧レベルV2(最小調光レベル)との範囲内で調整可能であるとすると、最小電圧レベルV1と最大電圧レベルV2との略中間にある所定の電圧レベルV3(≒V1+{(V2−V1)/2})に調光信号が設定されたときに、発光ダイオードD3の光量Y32は最大となる。そして、調光信号が電圧レベルV3から増減するにしたがって、発光ダイオードD3の光量Y32は直線的に減少し、調光信号の調整範囲の上下限(最小電圧レベルV1、最大電圧レベルV2)に達した時点で光量Y32がゼロとなっている。上記発光ダイオードD1,D2,D3の各光量Y1,Y2,Y32を合成した照明光源1の光量Y0(図5参照)は、調光信号の電圧レベルが高くなる(調光レベルが低くなる)にしたがって減少する。
The conversion table stored in the memory of the
上記のように発光ダイオードD1,D2,D3の各色度や調光時の各光出力を設定することによって、調光信号に応じて照明光源1の光量を変化させた場合、照明光源1の色度は、図6に示すxy色度座標の黒体軌跡Lkを近似した屈曲線LA2に沿って変化する。具体的には、最大調光レベルから最小調光レベルに変化させた場合(調光信号の電圧レベルを低→高に変化させた場合)、照明光源1の色度は、発光ダイオードD1の色度P1付近から発光ダイオードD3の色度P3方向に直線的に変化し、発光ダイオードD1の色度P1と発光ダイオードD2の色度P2とを結ぶ直線Laの2等分垂線Lb上にまで達すると、その後は発光ダイオードD2の色度P2方向に直線的に変化し、最小調光レベルでは発光ダイオードD2の色度P2付近に達する。すなわち、本実施形態の屈曲線LA2は、実施形態1の屈曲線LA1に比べて黒体軌跡Lkにより近い特性となっており、調光時の照明光源1の色度は黒体軌跡Lkにより近い軌跡で変化し、より自然な特性で照明光の光色を調整することができる。
When the light amount of the
さらに、調光レベルの変化時に、発光ダイオードD1,D2の光量は互いに反対方向に増減するが、発光ダイオードD1,D2,D3の光量の合計が調光レベルに応じた光量となるように発光ダイオードD3の光量を調整することによって、照明光源1の光量を調整している。
Further, when the dimming level changes, the light amounts of the light emitting diodes D1, D2 increase or decrease in opposite directions, but the light emitting diodes so that the total light amount of the light emitting diodes D1, D2, D3 becomes a light amount corresponding to the dimming level. The light quantity of the
このように本実施形態では、発光ダイオードD1,D2に加えて発光ダイオードD3を用いることによって、白熱ランプと同様に調光時の照明光の光色を黒体軌跡に近い自然な特性で調整できるとともに、調光時の照明光の光量を適切に調整できる。 As described above, in the present embodiment, by using the light emitting diode D3 in addition to the light emitting diodes D1 and D2, the light color of the illumination light at the time of dimming can be adjusted with natural characteristics close to a black body locus as in the incandescent lamp. In addition, the amount of illumination light during dimming can be adjusted appropriately.
1 照明光源
D1,D2,D3 発光ダイオード
2 電源回路
3 調光制御部
30 駆動信号変換部
31,32,33 出力調整部
AC 商用電源
DESCRIPTION OF
Claims (2)
第2の発光手段は、第1の発光手段より低い色温度で発光し、第3の発光手段は、第1の発光手段より低く、第2の発光手段より高い色温度で発光し、
調光制御手段は、前記指示された調光レベルが高くなるにしたがって第1の発光手段の光量を増加させるとともに第2の発光手段の光量を減少させ、さらに第1,第2,第3の発光手段の光量の合計が前記指示された調光レベルに応じた光量となるように第3の発光手段の光量を調整することによって、前記指示された調光レベルに応じて照明光源の光量を変化させるときに、照明光源の色度を黒体軌跡に略沿って変化させる
ことを特徴とする照明装置。 The illumination light source composed of first, second, and third light emitting means that emit light at different color temperatures, and the light amounts of the first, second, and third light emitting means are individually adjusted based on the instructed dimming level And a dimming control means for controlling the chromaticity and light amount of the illumination light emitted from the illumination light source to chromaticity and light amount according to the instructed dimming level,
The second light emitting means emits light at a color temperature lower than that of the first light emitting means, the third light emitting means emits light at a color temperature lower than that of the first light emitting means and higher than that of the second light emitting means,
The dimming control means increases the light quantity of the first light emitting means and decreases the light quantity of the second light emitting means as the instructed dimming level increases, and further, the first, second, third By adjusting the light quantity of the third light emitting means so that the total light quantity of the light emitting means becomes the light quantity according to the instructed dimming level, the light quantity of the illumination light source is reduced according to the instructed dimming level. An illuminating device characterized in that, when changing, the chromaticity of the illumination light source is changed substantially along a black body locus.
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