JP5541944B2 - Ｌｅｄ照明装置およびｌｅｄ点灯装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ照明装置およびＬＥＤ点灯装置に関する。

従来から、ＬＥＤ照明装置として、複数のＬＥＤを用いて白色光を出力する装置が知られている（例えば特許文献１参照）。このＬＥＤ照明装置は、赤色光を発するＬＥＤと、緑色光を発するＬＥＤと、青色光を発するＬＥＤとを備え、各ＬＥＤの順電流を調整することによって、各ＬＥＤから発せられる各光が混色して白色光として取り出される。

近年では、ＬＥＤが白熱ランプなどに比べて低消費電力かつ長寿命である点に着目し、電球色の光を発するＬＥＤが開発かつ市販されている。電球色の光を発するＬＥＤは、白熱ランプに代えて用いられたり、白熱ランプとともに用いられたりしている。

特開２０１０−９７９０号公報

ところで、白熱ランプから発せられる光は、出力が小さくなるにつれて色温度が低くなるという特性を有している。これに対して、ＬＥＤから発せられる電球色の光は、図４に示すように、ＬＥＤの順電流が変化しても、ｘｙ色度図上における色度変化量が小さい。つまり、ＬＥＤから発せられる電球色の光と白熱ランプから発せられる光とは、異なる特性を有している。

このため、白熱ランプに代えて電球色の光を発するＬＥＤが用いられる場合、照明下の人は、ＬＥＤ照明と白熱ランプ照明との違いを意識し、ＬＥＤ照明に違和感を覚えてしまうという問題があった。同一のエリア内にＬＥＤと白熱ランプとがともに用いられる場合も、照明下の人は、ＬＥＤ照明に違和感を覚えてしまうという問題があった。

本発明は上記の点に鑑みて為され、本発明の目的は、白熱ランプに代えてＬＥＤが用いられる場合や同一のエリア内にＬＥＤと白熱ランプとがともに用いられる場合であっても照明下の人によるＬＥＤ照明への違和感を低減させることができるＬＥＤ照明装置およびＬＥＤ点灯装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、第１の発明のＬＥＤ照明装置は、第１のＬＥＤと、前記第１のＬＥＤから発せられる光より長波長側の光色の光を発する第２のＬＥＤと、前記第１のＬＥＤおよび前記第２のＬＥＤのそれぞれに調光比にしたがって電力供給して前記第１のＬＥＤおよび前記第２のＬＥＤを調光制御するＬＥＤ点灯装置とを備え、前記第１のＬＥＤから発せられる光と前記第２のＬＥＤから発せられる光とが混色して出力光として取り出され、前記ＬＥＤ点灯装置は、前記調光比が小さくなるにつれて前記出力光が小さくなるとともに前記第１のＬＥＤへの供給電力に対する前記第２のＬＥＤへの供給電力の比率が大きくなって前記出力光の色温度が白熱ランプの色温度−光出力特性にしたがうように、前記第１のＬＥＤおよび前記第２のＬＥＤへの各供給電力の大きさを調整し、前記ＬＥＤ点灯装置は、前記調光比が予め設定された閾値以上である場合、前記調光比の大きさにかかわらず、前記第２のＬＥＤへの供給電力を一定とする一方、前記調光比が前記閾値未満である場合、前記調光比が小さくなるほど前記第２のＬＥＤから発せられる光が大きくなるように前記第２のＬＥＤへの供給電力の大きさを調整することを特徴とする。

第２の発明のＬＥＤ照明装置は、第１の発明において、前記第１のＬＥＤは、電球色の光を発し、前記第２のＬＥＤは、赤色系または橙色系の光を発することを特徴とする。

第３の発明のＬＥＤ照明装置は、第２の発明において、前記第１のＬＥＤは、前記第２のＬＥＤより光量が大きいことを特徴とする。

第４の発明のＬＥＤ照明装置は、第１〜３のいずれか１項の発明において、前記ＬＥＤ点灯装置は、前記調光比が小さくなるにつれて前記第１のＬＥＤから発せられる光が単調減少するように前記第１のＬＥＤへの供給電力の大きさを調整することを特徴とする。

第５の発明のＬＥＤ点灯装置は、第１のＬＥＤと、前記第１のＬＥＤから発せられる光より長波長側の光色の光を発する第２のＬＥＤとに接続され、前記第１のＬＥＤおよび前記第２のＬＥＤのそれぞれに調光比にしたがって電力供給して前記第１のＬＥＤおよび前記第２のＬＥＤを調光制御するＬＥＤ点灯装置であって、前記第１のＬＥＤから発せられる光と前記第２のＬＥＤから発せられる光とが混色して出力光として取り出され、前記調光比が小さくなるにつれて前記出力光が小さくなるとともに前記第１のＬＥＤへの供給電力に対する前記第２のＬＥＤへの供給電力の比率が大きくなって前記出力光の色温度が白熱ランプの色温度−光出力特性にしたがうように、前記第１のＬＥＤおよび前記第２のＬＥＤへの各供給電力の大きさを調整し、前記調光比が予め設定された閾値以上である場合、前記調光比の大きさにかかわらず、前記第２のＬＥＤへの供給電力を一定とする一方、前記調光比が前記閾値未満である場合、前記調光比が小さくなるほど前記第２のＬＥＤから発せられる光が大きくなるように前記第２のＬＥＤへの供給電力の大きさを調整することを特徴とする。

本発明は、出力光の色温度−光出力特性を白熱ランプの色温度−光出力特性に近づけることができるので、白熱ランプに代えてＬＥＤが用いられる場合や同一のエリア内にＬＥＤと白熱ランプとがともに用いられる場合であっても、照明下の人によるＬＥＤ照明への違和感を低減させることができる。

実施形態に係るＬＥＤ照明装置の構成を示すブロック図である。 同上に係るＬＥＤ照明装置において第１のＬＥＤおよび第２のＬＥＤの配置を示す図である。 同上に係るＬＥＤ照明装置において、（ａ）が調光比と第１のＬＥＤの順電流との関係を示す図、（ｂ）が調光比と第２のＬＥＤの順電流との関係を示す図、（ｃ）が調光比と出力光の色温度との関係を示す図である。 従来のＬＥＤ照明装置においてＬＥＤの順電流と出力光の色度変化量との関係を示す図である。

本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明装置１は、図１に示すように、ＬＥＤユニット２と、ＬＥＤ点灯装置３と、調光装置４とを備えている。ＬＥＤ照明装置１は、例えば屋内の天井面などに取り付けられる。

ＬＥＤユニット２は、第１のＬＥＤ２１と、第２のＬＥＤ２２とを備えている。第１のＬＥＤ２１は、電力供給されると電球色の光を発する。本実施形態において、電球色とは、色温度が２６００Ｋ以上３１５０Ｋ以下となる範囲をいう。第１のＬＥＤ２１は、例えば白色ＬＥＤと蛍光体との組み合わせなどによって、電球色の光を実現することができる。なお、第１のＬＥＤ２１は、１個のＬＥＤから構成されてもよいし、複数個のＬＥＤから構成されていてもよい。第１のＬＥＤ２１は、複数個のＬＥＤから構成されていても、全体として電球色の光を発すればよい。

第２のＬＥＤ２２は、電力供給されると第１のＬＥＤ２１から発せられる光より長波長側の光色の光を発する。つまり、橙色系のほうが電球色に比べて長波長側にある。なお、第２のＬＥＤ２２は、１個のＬＥＤから構成されてもよいし、複数個のＬＥＤから構成されていてもよい。第２のＬＥＤ２２は、複数個のＬＥＤから構成されていても、全体として橙色系の光を発すればよい。

ＬＥＤユニット２は、図２に示す筐体５に収納されている。筐体５の一面（例えば下面）５１において、第２のＬＥＤ２２の発光面が中心に露出し、第２のＬＥＤ２２の発光面の周囲に第１のＬＥＤ２１の発光面が露出している。本実施形態のＬＥＤユニット２では、第１のＬＥＤ２１の光量のほうが第２のＬＥＤ２２の光量より大きい。つまり、第１のＬＥＤ２１が主光源であり、第２のＬＥＤ２２が補助光源である。ＬＥＤユニット２では、第１のＬＥＤ２１から発せられる光と第２のＬＥＤ２２から発せられる光とが混色して出力光として取り出される。

図１に示すＬＥＤ点灯装置３は、ＬＥＤ点灯回路部３１と、調光比検出回路部３２と、制御回路部３３とを備えている。ＬＥＤ点灯装置３は、筐体５（図２参照）に収納されている。

ＬＥＤ点灯回路部３１は、ＡＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）を備える回路で構成され、入力側に電源６が接続され、出力側に第１のＬＥＤ２１と第２のＬＥＤ２２とが接続されている。本実施形態の電源６は交流電源である。ＬＥＤ点灯回路部３１は、ＡＣ／ＤＣコンバータを用いて、電源６からの交流電圧を第１のＬＥＤ２１に適した直流電圧と第２のＬＥＤ２２に適した直流電圧とに変換する。ＡＣ／ＤＣコンバータとしては、例えばダイオードブリッジなどが用いられている。ＬＥＤ点灯回路部３１は、制御回路部３３の指示にしたがって、第１のＬＥＤ２１に適した直流電圧を順電圧として第１のＬＥＤ２１に印加し、第２のＬＥＤ２２に適した直流電圧を順電圧として第２のＬＥＤ２２に印加する。つまり、ＬＥＤ点灯回路部３１は、第１のＬＥＤ２１および第２のＬＥＤ２２のそれぞれに電力供給する。

調光比検出回路部３２は、調光装置４から調光信号を取得する。調光装置４は、ユーザの操作などによって調光信号を調光比検出回路部３２に出力する。調光信号には、調光比の情報が含まれている。調光比とは、第１のＬＥＤ２１および第２のＬＥＤ２２の全点灯時（１００％点灯時）の光束に対する比である。調光比の情報は、調光比検出回路部３２から制御回路部３３に出力される。

制御回路部３３は、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ：Micro Processor Unit）と、メモリとを備えている。制御回路部３３は、マイクロプロセッサを用いて、調光比検出回路部３２から入力された調光比にしたがって第１のＬＥＤ２１および第２のＬＥＤ２２を調光制御する。より具体的には、制御回路部３３は、上記調光比にしたがって第１のＬＥＤ２１および第２のＬＥＤ２２の各デューティ比を設定することによって、第１のＬＥＤ２１および第２のＬＥＤ２２をＰＷＭ制御する。

本実施形態では、制御回路部３３は、調光比が小さくなるにつれて出力光が小さくなるとともに第１のＬＥＤ２１への供給電力に対する第２のＬＥＤ２２への供給電力の比率が大きくなって、出力光の色温度が白熱ランプの色温度−光出力特性にしたがうように、ＬＥＤ点灯回路部３１を制御して第１のＬＥＤ２１および第２のＬＥＤ２２への各供給電力の大きさを調整する。つまり、制御回路部３３は、出力光の色温度（色度）がｘｙ色度図上の黒体放射軌跡に近づくように、第１のＬＥＤ２１および第２のＬＥＤ２２への各供給電力の大きさを調整する。白熱ランプの色温度−光出力特性は、出力光が小さくなるにつれて色温度が低くなるという特性である。なお、出力光の色温度が白熱ランプの色温度−光出力特性にしたがうとは、出力光の色温度が白熱ランプの色温度−光出力特性に一致する場合だけではなく近似する場合も含まれる。つまり、制御回路部３３は、出力光の色温度が白熱ランプの色温度に近づくように、第１のＬＥＤ２１および第２のＬＥＤ２２への各供給電力の大きさを調整すればよい。以下に制御回路部３３の動作の一例を示す。

制御回路部３３は、第１のＬＥＤ２１および第２のＬＥＤ２２に対して、図３（ａ），（ｂ）に示す順電流−調光比特性を満たすように各デューティ比を設定する。本実施形態の第１のＬＥＤ２１および第２のＬＥＤ２２の順電流−調光比特性は、例えば図３（ａ），（ｂ）に示すような特性を満たす必要がある。第１のＬＥＤ２１の順電流は、図３（ａ）に示すように、調光比に比例して変化する。第２のＬＥＤ２２の順電流は、図３（ｂ）に示すように、調光比が閾値δ未満である場合、調光比が小さくなるにつれて一定の比率で増加する。調光比が閾値δ以上である場合、第２のＬＥＤ２２の順電流は一定値である。なお、図３（ａ）の順電流は、所定時間（例えばデューティ比を設定するための１周期）あたりに第１のＬＥＤ２１に流れる平均電流であり、図３（ｂ）の順電流は、所定時間あたりに第２のＬＥＤ２２に流れる平均電流である。閾値δは、予め設定された値である。

図３（ａ），（ｂ）に示すような調光比と第１のＬＥＤ２１の順電流と第２のＬＥＤ２２の順電流との対応関係として、調光比と第１のＬＥＤ２１のデューティ比と第２のＬＥＤ２２のデューティ比との対応関係を表わすテーブルがメモリに予め格納されている。したがって、制御回路部３３は、調光比検出回路部３２から調光比が入力された際、メモリに格納されているテーブルにおいて上記調光比に対応付けられている値に第１のＬＥＤ２１および第２のＬＥＤ２２の各デューティ比を設定する。

上記のように、制御回路部３３が調光比と第１のＬＥＤ２１のデューティ比と第２のＬＥＤ２２のデューティ比とを予め対応付けておくことによって、出力光を白熱ランプから発せられる光に容易に近づけることができる。

ＬＥＤ点灯装置３は、上記のように第１のＬＥＤ２１および第２のＬＥＤ２２のそれぞれを調光制御することによって、図３（ｃ）に示すように調光比が小さくなるほど出力光の色温度を小さくすることができる。

次に、本実施形態に係るＬＥＤ照明装置１の動作について説明する。まず、調光装置４で調光比が設定されると、調光装置４からＬＥＤ点灯装置３の調光比検出回路部３２に調光信号が出力される。調光比検出回路部３２は、調光信号から調光比の情報を取り出し、取り出した調光比の情報を制御回路部３３に出力する。制御回路部３３は、調光比にしたがって、第１のＬＥＤ２１および第２のＬＥＤ２２の各デューティ比を設定する。ＬＥＤ点灯回路部３１は、制御回路部３３で設定された各デューティ比にしたがって、第１のＬＥＤ２１および第２のＬＥＤ２２のそれぞれに電力供給する。

上記より、本実施形態のＬＥＤ照明装置１は、調光比が小さくなるにつれて、第１のＬＥＤ２１への供給電力に対する第２のＬＥＤ２２への供給電力の比率が大きくなるように、第１のＬＥＤ２１および第２のＬＥＤ２２への各供給電力の大きさを調整することによって、出力光の色温度−光出力特性を白熱ランプの色温度−光出力特性に近づけることができる。これにより、本実施形態のＬＥＤ照明装置１は、白熱ランプに代えてＬＥＤが用いられる場合や同一のエリア内にＬＥＤと白熱ランプとがともに用いられる場合であっても、照明下の人によるＬＥＤ照明への違和感を低減させることができる。

また、本実施形態のＬＥＤ照明装置１は、第１のＬＥＤ２１が電球色の光を発し、第２のＬＥＤ２２が橙色系の光を発することによって、白熱ランプから発せられる光に近い出力光を容易に生成することができる。特に、本実施形態では、第１のＬＥＤ２１のほうが第２のＬＥＤ２２より光量が大きく、第１のＬＥＤ２１を主光源とし、第２のＬＥＤ２２を補助光源とすることができるので、出力光が小さくなるにつれて電球色の光に赤みを加えたような出力光を生成することができる。これにより、本実施形態のＬＥＤ照明装置１は、白熱ランプから発せられる光に近い出力光をより容易に生成することができる。

さらに、本実施形態のＬＥＤ照明装置１は、調光比が閾値δ未満である場合に、調光比が小さくなるほど第２のＬＥＤ２２から発せられる光を大きくすることによって、出力光が小さくなるにつれて出力光の色温度を容易に下げることができる。

なお、本実施形態の変形例として、第２のＬＥＤ２２は、橙色系の光を発するＬＥＤではなく、赤色系の光を発するＬＥＤであってもよい。上記変形例においても、ＬＥＤ照明装置１は、白熱ランプに代えてＬＥＤが用いられる場合や同一のエリア内にＬＥＤと白熱ランプとがともに用いられる場合であっても、照明下の人によるＬＥＤ照明への違和感を低減させることができる。また、変形例のＬＥＤ照明装置１は、第２のＬＥＤ２２が赤色系の光を発することによって、本実施形態と同様に、白熱ランプから発せられる光に近い出力光を容易に生成することができる。

また、本実施形態の他の変形例として、第１のＬＥＤ２１は、電球色の光を発するＬＥＤではなく、白色光を発するＬＥＤであってもよい。上記変形例においても、ＬＥＤ照明装置１は、白熱ランプに代えてＬＥＤが用いられる場合や同一のエリア内にＬＥＤと白熱ランプとがともに用いられる場合であっても、照明下の人によるＬＥＤ照明への違和感を低減させることができる。

本実施形態の他の変形例として、電源６は直流電源であってもよい。この場合、ＬＥＤ点灯回路部３１は、ＡＣ／ＤＣコンバータに代えてＤＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）を備える回路で構成される。ＬＥＤ点灯回路部３１は、ＤＣ／ＤＣコンバータを用いて、電源６からの直流電圧を第１のＬＥＤ２１に適した直流電圧と第２のＬＥＤ２２に適した直流電圧とに変換する。ＬＥＤ点灯回路部３１は、制御回路部３３の指示にしたがって、第１のＬＥＤ２１に適した直流電圧を第１のＬＥＤ２１に印加し、第２のＬＥＤ２２に適した直流電圧を第２のＬＥＤ２２に印加する。これにより、ＬＥＤ点灯回路部３１は、第１のＬＥＤ２１および第２のＬＥＤ２２のそれぞれに電力供給することができる。

本実施形態の他の変形例として、制御回路部３３のメモリには、調光比と第１のＬＥＤ２１のデューティ比と第２のＬＥＤ２２のデューティ比との対応関係を表わすテーブルに代えて、調光比と第１のＬＥＤ２１の順電流と第２のＬＥＤ２２の順電流との対応関係を表わすテーブルが予め格納されていてもよいし、調光比と第１のＬＥＤ２１への供給電力と第２のＬＥＤ２２への供給電力との対応関係を表わすテーブルが予め格納されていてもよい。

１ ＬＥＤ照明装置
２１ 第１のＬＥＤ
２２ 第２のＬＥＤ
３ ＬＥＤ点灯装置

Claims (5)

1. 第１のＬＥＤと、
   前記第１のＬＥＤから発せられる光より長波長側の光色の光を発する第２のＬＥＤと、
   前記第１のＬＥＤおよび前記第２のＬＥＤのそれぞれに調光比にしたがって電力供給して前記第１のＬＥＤおよび前記第２のＬＥＤを調光制御するＬＥＤ点灯装置とを備え、
   前記第１のＬＥＤから発せられる光と前記第２のＬＥＤから発せられる光とが混色して出力光として取り出され、
   前記ＬＥＤ点灯装置は、前記調光比が小さくなるにつれて前記出力光が小さくなるとともに前記第１のＬＥＤへの供給電力に対する前記第２のＬＥＤへの供給電力の比率が大きくなって前記出力光の色温度が白熱ランプの色温度−光出力特性にしたがうように、前記第１のＬＥＤおよび前記第２のＬＥＤへの各供給電力の大きさを調整し、
   前記ＬＥＤ点灯装置は、前記調光比が予め設定された閾値以上である場合、前記調光比の大きさにかかわらず、前記第２のＬＥＤへの供給電力を一定とする一方、前記調光比が前記閾値未満である場合、前記調光比が小さくなるほど前記第２のＬＥＤから発せられる光が大きくなるように前記第２のＬＥＤへの供給電力の大きさを調整する
   ことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
2. 前記第１のＬＥＤは、電球色の光を発し、
   前記第２のＬＥＤは、赤色系または橙色系の光を発する
   ことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置。
3. 前記第１のＬＥＤは、前記第２のＬＥＤより光量が大きいことを特徴とする請求項２記載のＬＥＤ照明装置。
4. 前記ＬＥＤ点灯装置は、前記調光比が小さくなるにつれて前記第１のＬＥＤから発せられる光が単調減少するように前記第１のＬＥＤへの供給電力の大きさを調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明装置。
5. 第１のＬＥＤと、前記第１のＬＥＤから発せられる光より長波長側の光色の光を発する第２のＬＥＤとに接続され、前記第１のＬＥＤおよび前記第２のＬＥＤのそれぞれに調光比にしたがって電力供給して前記第１のＬＥＤおよび前記第２のＬＥＤを調光制御するＬＥＤ点灯装置であって、
   前記第１のＬＥＤから発せられる光と前記第２のＬＥＤから発せられる光とが混色して出力光として取り出され、
   前記調光比が小さくなるにつれて前記出力光が小さくなるとともに前記第１のＬＥＤへの供給電力に対する前記第２のＬＥＤへの供給電力の比率が大きくなって前記出力光の色温度が白熱ランプの色温度−光出力特性にしたがうように、前記第１のＬＥＤおよび前記第２のＬＥＤへの各供給電力の大きさを調整し、
   前記調光比が予め設定された閾値以上である場合、前記調光比の大きさにかかわらず、前記第２のＬＥＤへの供給電力を一定とする一方、前記調光比が前記閾値未満である場合、前記調光比が小さくなるほど前記第２のＬＥＤから発せられる光が大きくなるように前記第２のＬＥＤへの供給電力の大きさを調整する
   ことを特徴とするＬＥＤ点灯装置。

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