JP5626840B2 - Lighting device - Google Patents
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Description
本発明は、直流電流が供給されることで発光する発光素子で構成される光源を複数備え、複数の光源に供給される直流電流を制御することにより光源の光出力を調節することができる照明装置に関する。 The present invention includes a plurality of light sources including light emitting elements that emit light when supplied with a direct current, and can control the light output of the light sources by controlling the direct current supplied to the plurality of light sources. Relates to the device.
直流電流の供給を受けて発光する発光素子(たとえば、有機EL(Electro Luminescence)素子やLED(Light Emitting Diode)など)で構成される光源を備えた照明器具が種々提供されている。これらの照明器具の中には精度良く調光できる範囲を拡大するためにアナログ制御とPWM(Pulse Width Modulation)制御とを組み合わせて光源の調光制御を行うものがある。 Various lighting fixtures are provided that include a light source that includes a light emitting element that emits light when supplied with a direct current (for example, an organic EL (Electro Luminescence) element, an LED (Light Emitting Diode), or the like). Some of these lighting fixtures perform dimming control of a light source by combining analog control and PWM (Pulse Width Modulation) control in order to expand the range in which dimming can be performed with high accuracy.
特許文献1、2は光出力下限付近での光源のちらつきを抑えることのできる照明器具を提供することを目的としており、光源の光出力の設定が、規定値以上のときはPWM制御により調光制御し、規定値以下のときはPWM制御部に加えるPWM信号のデューティ比を100%にして、アナログ制御により調光制御する照明装置が開示されている。
特許文献3は、低い調光レベルまで精度よく光出力を調節することを目的としており、設定された調光レベルが規定値以上の範囲で変化するときは駆動電流の振幅値とデューティ比とのいずれか一方を固定して他方のみを変化させ、設定された調光レベルが規定値以下の範囲で変化するときには、その逆の変化をさせて発光モジュールの光出力を調節する照明装置が開示されている。調光とは光源の光出力の調節のことであり、調光レベルとは調光において指示される光源の光出力の大きさを意味する。
特許文献1又は2に示されている低い調光レベルの時にアナログ制御を行うという制御方法では、光源が複数ある場合、光源に対して駆動電流を供給する電源、駆動回路等の特性のばらつきにより、設定する調光レベルが同じであっても光源間で光出力の違いが発生する。特に点灯し始めや消灯近傍の低い調光レベルでは微小な電流値の違いで光源の光出力が変わるため、特許文献1又は2に示されている制御では光源の光出力を精度良くコントロールすることは困難である。そのため、複数の光源に対して、調光レベルを同じように変化させて点灯又は消灯を行う場合であっても、光源間の光出力の違いにより点灯又は消灯したと認識できる時間(以下では、「点灯、消灯のタイミング」と略称する)が光源間でばらつくという問題が生じる。
In the control method in which analog control is performed at a low dimming level shown in
特許文献3は、1光源について精度良く調光できる範囲を拡大することを目的としており、複数の光源に関する記載はなく、設定する調光レベルが同じであっても複数の光源間で光出力の違いが生じ、そのことにより光源間で点灯、消灯のタイミングがばらつくことがあるという問題意識については記載も示唆もない。
このように、アナログ制御とPWM制御とを組合せて精度良く調光できる範囲を拡大するようにした照明器具に対して、複数光源を使用した場合に各光源の点灯、消灯のタイミングがばらつくことについての認識はなされておらず、そのばらつき解消の試みもなされていなかった。なお、以下では照明器具を照明装置と呼ぶことにする。 As described above, when a plurality of light sources are used for a lighting fixture that combines analog control and PWM control to expand the range of dimming with high accuracy, the timing of turning on and off each light source varies. Has not been recognized, and no attempt has been made to eliminate the variation. Hereinafter, the lighting fixture will be referred to as a lighting device.
本発明は、複数光源を有する照明装置について、光源間の点灯、消灯のタイミングのばらつきを抑えることのできる照明装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an illuminating device that can suppress variations in lighting and extinguishing timings between light sources for an illuminating device having a plurality of light sources.
本発明に係る照明装置は、
電流を通電することにより発光する発光素子で構成される複数の光源と、
前記複数の光源に対して共通のタイミングで、同一の調光レベルを設定する調光レベル設定部と、
前記光源に通電する前記電流に対して、前記設定された調光レベルが所定のレベル未満の時は、前記電流の振幅値を所定値に固定し、且つ前記電流のデューティ比を前記設定された調光レベルに従って変化させた値に決定し、前記設定された調光レベルが前記所定のレベル以上の時は、前記デューティ比を100%に固定し、且つ前記振幅値を前記設定された調光レベルに従って変化させた値に決定する調光制御部と、
前記光源毎に設置され、供給される電流を、前記決定された振幅値に比例する振幅値と前記決定されたデューティ比とを有する駆動電流として前記各光源に供給する駆動部と、
を備え、
前記複数の光源は、複数の光源群に分けられ、各光源群に属する光源は同一種類であり、
前記調光制御部は、前記光源群毎に1つ備えられている。
The lighting device according to the present invention includes:
A plurality of light sources composed of light emitting elements that emit light by energizing current;
A dimming level setting unit that sets the same dimming level at a common timing for the plurality of light sources;
When the set dimming level is less than a predetermined level with respect to the current flowing through the light source, the amplitude value of the current is fixed to a predetermined value, and the duty ratio of the current is set When the set dimming level is equal to or higher than the predetermined level, the duty ratio is fixed to 100%, and the amplitude value is set to the set dimming level. A dimming control unit that determines the value changed according to the level;
A drive unit configured to supply current supplied to each light source as a drive current having an amplitude value proportional to the determined amplitude value and the determined duty ratio;
Equipped with a,
The plurality of light sources are divided into a plurality of light source groups, and the light sources belonging to each light source group are of the same type,
One dimming control unit is provided for each light source group.
本願に係る照明装置によれば、複数の光源間の点灯、消灯のタイミングのばらつきを抑えることが出来る。 According to the illuminating device according to the present application, it is possible to suppress variations in the timing of turning on and off between a plurality of light sources.
(実施形態1)
実施形態1は、複数の光源で構成される照明装置を対象として、例えばユーザが入力した調光レベルを受けて、複数の光源に対して共通のタイミングで、同一の調光レベルを設定すること、および入力された調光レベルが、所定値(以下、切替調光レベルと呼ぶ)未満のときはPWM制御で、切替調光レベル以上のときはアナログ制御で光源の光出力を調節し制御する調光制御を行うという電流制御方法を組み合わせたことを特徴とする。
(Embodiment 1)
In the first embodiment, for a lighting device including a plurality of light sources, for example, a light control level input by a user is received, and the same light control level is set at a common timing for the plurality of light sources. When the input dimming level is less than a predetermined value (hereinafter referred to as switching dimming level), the light output of the light source is adjusted and controlled by PWM control when the dimming level is lower than the switching dimming level. It is characterized by combining a current control method of performing dimming control.
図1は実施の形態1に係る照明装置の構成例を示すブロック図である。図1に示すように、照明装置1は、複数の光源2と、調光レベル設定部3と、調光制御部4と、駆動部5とを備える。調光制御部4と駆動部5は光源2毎に備えられる。また、調光制御部4はアナログ制御部41と、PWM制御部42とを備え、駆動部5は直流電源部51と、駆動回路52と、スイッチング回路53とを備える。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a lighting apparatus according to
光源2は、電流(駆動電流という)の供給を受けて発光するLEDや有機EL素子などの1以上の発光素子で構成されており、本実施形態の照明装置1は複数の光源2を備えている。複数の光源2は互いに異なる場所に設置されていてもよいし、同じ場所に設置されていてもよい。図1では1光源を発光素子1個の記号で代表して示している。
The
調光レベル設定部3は、複数の光源2に共通のものとして設置され、光源2の点灯、消灯、および調光レベルの入力機能を備えるとともに、入力された点灯、消灯、および調光レベルに対応して点灯信号、消灯信号、および調光信号を生成し、各調光制御部4に共通のタイミングで出力する。点灯、消灯、および調光レベルの入力は、例えばスイッチの回転やスライドにより行う。調光信号は、図1に示すように、所定の周波数、例えば1kHzのパルス信号を利用し、そのパルス幅L、即ちデューティ比を入力された調光レベルに対応させる。なお、この調光信号は、調光レベルを数値化したデータである調光データであってもよい。
The dimming
調光制御部4は、アナログ制御部41と、PWM制御部42とを介して、調光信号により指定された調光レベルが切替調光レベル以上のときはアナログ制御を、切替調光レベル未満のときはPWM制御を行う。具体的には、調光制御部4は、入力される調光信号を受けて、アナログ制御部41、およびPWM制御部42を介してそれぞれ駆動部5の駆動回路52にアナログ制御信号、およびPWM制御信号Aを出力する(図1参照)。アナログ制御信号は振幅情報を有する信号であり、PWM制御信号Aはパルス列からなる、デューティ比の情報を有する信号である。
The
図2(a)は実施形態1に係る調光レベルとアナログ制御信号の振幅値との関係を示す図である。図2(b)は実施形態1に係る調光レベルとPWM制御信号Aのデューティ比との関係を示す図である。 FIG. 2A is a diagram illustrating the relationship between the light control level and the amplitude value of the analog control signal according to the first embodiment. FIG. 2B is a diagram illustrating the relationship between the light control level and the duty ratio of the PWM control signal A according to the first embodiment.
アナログ制御部41は、図2(a)に示すように、調光レベルが所定の調光レベル(切替調光レベル)以上のときはアナログ制御信号の振幅値を調光レベルに応じて増加させ、切替調光レベル未満のときは、振幅をその切替調光レベル時の振幅に固定する。
As shown in FIG. 2A, the
PWM制御部42は、図2(b)に示すように、調光レベルが切替調光レベル以上のときは、デューティ比を100%に固定し、切替調光レベル未満のときは、デューティ比を調光レベルに応じて減少させる。
As shown in FIG. 2B, the
なお、実際の運用では図2(a)、(b)に示す図は例えばテーブル化され、アナログ制御部41、PWM制御部42は、このテーブルを参照して振幅値、デューティ比を求める。
In actual operation, the diagrams shown in FIGS. 2A and 2B are tabulated, for example, and the
駆動部5は、調光制御部4の制御に従い、互いに直列に接続された直流電源部51と、駆動回路52と、スイッチング回路53とを介して、光源2に所定の駆動電流を供給し、光源2を駆動し、光源2を発光させる。
The
直流電源部51は、光源2に直流電流を駆動電流として供給する。直流電源部51は、電源そのものを備える必要はなく、外部の電源から供給された電流を直流化する機能を有するものであればよい。例えば、交流電源と整流回路を組み合わせて交流を直流化する場合は、交流電源を外部電源として、直流電源部51は整流回路であるとしてもよい。また、直流電源部51自体を複数の光源2に対して共通化して、駆動部5から除外し、外部電源として扱ってもよい。
The DC
駆動回路52は、アナログ制御信号、およびPWM制御信号Aを受け、各制御信号により決まる振幅値、およびデューティ比を有する所定の周波数のPWM制御信号Bを生成し、スイッチング回路53に出力する。
The
スイッチング回路53は、PWM制御信号Bの入力により、直流電源部51から光源2に至る電路の開閉と光源2に供給される駆動電流の振幅値とを制御する。具体的にはスイッチング回路53は例えばFET等のスイッチング素子で構成される。FETのソースには光源2と直流電源部51の出力端とが直列接続され、FETのゲートには駆動回路52が接続され、PWM制御信号Bが入力される。ドレイン電流は、ゲートに入力されるPWM制御信号Bにより制御され、PWM制御信号Bと同じデューティ比を有し、PWM制御信号Bの振幅に比例した電流振幅を有するパルス化された電流または直流電流となる。このドレイン電流が駆動電流として光源2に供給される(図1参照)。従って、光源2の駆動電流は調光レベルが切替調光レベル以上ではアナログ制御、切替調光レベル未満ではPWM制御により制御されることになる。
The switching
次に、動作について説明する。調光レベル設定部3は複数の光源2に共通のものとして各光源2の調光制御部4に接続されている。そのため、調光レベル設定部3に入力された調光レベルは、調光信号として各光源2毎に設置されている調光制御部4に、共通のタイミングで出力される。従って、各光源2の調光制御部4は同一の調光信号を共通のタイミングで入力する。調光制御部4が調光信号を入力した後は、上述の通り、調光信号で指定された調光レベルが切替調光レベル以上のときはアナログ制御方式で、切替調光レベル未満のときはPWM制御方式で制御された駆動電流が光源2に供給される。
Next, the operation will be described. The dimming
電流振幅を制御するアナログ制御方式では、光源2に対して駆動電流を供給する電源、駆動回路等の特性のばらつきにより光源毎に駆動電流の振幅値にばらつきが生じる。そのため、所定の調光レベル、特に低い調光レベルに対して光源毎の光出力のばらつきが著しくなる。これに対して、PWM制御方式では、振幅制御ではなくデューティ比を制御するため、このようなばらつきが生じにくい。そのため、複数の光源2に対して共通の調光レベル設定部3を設け、同じ調光信号が、各光源2毎に設置されている調光制御部4に対して共通のタイミングで出力し、切替調光レベル未満の調光レベルの時はPWM制御により駆動電流を制御する。これにより調光レベルが低いときに著しくなる光源2間の光出力の違いが低減する。その結果、光源2間の点灯タイミングや、消灯タイミングのばらつきも低減する。
In the analog control method for controlling the current amplitude, the amplitude value of the drive current varies for each light source due to variations in characteristics of the power source, drive circuit, etc. that supply the drive current to the
調光制御方式を2方式間で切替えるのは精度良く調光できる範囲を拡大するためである。PWM制御だけでは制御信号の周波数を高くするなどの措置をとらない限り精度良く調光できる範囲を拡大することが難しいため、これを改善するために異なる制御方式で調光レベルの範囲を分担している。 The dimming control method is switched between the two methods in order to expand the range in which dimming can be performed with high accuracy. Since it is difficult to expand the range of dimming with high accuracy unless measures such as increasing the frequency of the control signal are taken with PWM control alone, the dimming level range is shared by different control methods to improve this. ing.
切替調光レベルは、光源2毎に設定することができる。この例では切替調光レベルを最大調光レベルの30%に設定している。
The switching light control level can be set for each
以上の説明では、調光制御部4は、駆動回路52への出力を制御信号の形にした。しかし、制御信号ではなく、振幅値とデューティ比の数値データを出力してもよい。その場合は、駆動回路52は、入力された振幅値とデューティ比の数値から、これらの値を持つPWM制御信号Bを生成する機能を備えたものである。
In the above description, the dimming
また、光源2および直流電源部51はFETのソースではなくドレインに接続しても良く、ソース、ドレインに分けて接続しても良い。
The
なお、調光制御部4および駆動部5の構成は、図1に示す例に限る必要はない。調光レベル設定部3からの調光信号を受けて、調光信号で指定する調光レベルが切替調光レベル以上の場合はアナログ制御、切替調光レベル未満の場合はPWM制御により駆動電流を供給する構成であればどのような構成のものであっても良い。
Note that the configurations of the dimming
また、有機EL素子では、アナログ制御による調光の方が、PWM制御による調光よりも発光効率が高いという特徴がある。発光効率が高いということは小さい電力で同等の光出力を得ることができ、省電力の要請に合致する。一方、既に説明したように、低い調光レベルに対しては光源2間の光出力のばらつき低減、点灯、消灯のタイミングのばらつき低減の観点からPWM制御による調光が必要である。従って、光源2が有機EL素子で構成されている場合、切替調光レベルを適切に設定することにより、これまで説明した効果に加えて照明装置1全体としての省電力化に寄与するという効果を期待することができる。切替調光レベルを適切に設定するとは省電力化と精度良く調光できる範囲を拡大するという要請のバランスをとって設定すると言うことである。
In addition, the organic EL element is characterized in that light emission efficiency by analog control is higher than that by PWM control. The high luminous efficiency means that an equivalent light output can be obtained with a small amount of power, which meets the demand for power saving. On the other hand, as already described, dimming by PWM control is necessary for a low dimming level from the viewpoint of reducing variation in light output between the
(実施形態2)
実施形態2は、実施形態1の内容に加えて、複数の光源2の中で同一種類(発光原理及び公称の光出力が同一)の複数の光源2間で、切替調光レベルを同一且つ適切に設定するというものである。実施形態2に係る照明装置の構成例は実施形態1の図1と同様である。
(Embodiment 2)
In the second embodiment, in addition to the contents of the first embodiment, the switching dimming level is the same and appropriate between the plurality of
アナログ制御による調光制御では、特に低い調光レベルで、設定された調光レベルに対する光源2間の光出力の違いが大きい。そのため、光源2が同一種類であっても、低い調光レベルでPWM制御からアナログ制御に切り替えたときは、駆動部5の特性のばらつき等に起因して光源2間で光出力の違いが生じる。しかし、光出力が大きいときには光出力の違いに対する目の識別力が低下するため、調光レベルが高くなるに従って、駆動部5の特性のばらつき等に起因する光出力の違いは、目視による明るさの違いとしては認識されにくくなる。従って、同一種類の光源2間で図2に示す切替調光レベルを統一して、ある程度高い調光レベルに設定し、複数の光源2に対して共通に設置された調光レベル設定部3で調光することにより、調光制御方式切り替え時の光源2間の目視による明るさの違いが解消できる。図2の例では切替調光レベルを最大調光レベルの30%としている。すなわち光源2に供給する駆動電流の振幅値が定格電流の振幅値(ピーク電流値)の略30%に等しいときに対応した調光レベルである。切替調光レベルをこの程度の調光レベルに設定すれば制御方式の切り替えに伴う光源2間の目視による明るさの違いが解消される。この切替レベルは光源2の定格によって変わる。
In the dimming control by analog control, the difference in light output between the
図3に実施形態2の他の変形例に係る照明装置1の構成例を示す。この例では、複数の光源2を複数の群に分け、各群には1又は複数の同一種類の光源2と、その光源2に付随する駆動部5と、その群に共通の調光制御部4の1セットとが含まれる。各群間では光源2の種類が同一かどうかは問わない。駆動部5については詳細を省略したが、その詳細は、その他の構成も含め、実施形態1の場合と同じである。
FIG. 3 shows a configuration example of a
このようなケースでは、全光源2間で点灯、消灯のタイミングのばらつきを低減すると共に、適切に設定された切替調光レベルを採用することにより、各群内で、制御方式の切り替え時の光源2間の明るさのばらつきが低減する。なお、全光源2間での点灯、消灯のタイミングのばらつきは、切替調光レベル以下の調光レベル設定によるので、各群間で切替調光レベルが異なっても影響を受けない。
In such a case, the variation in the timing of turning on and off between all the
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。 A part or all of the above-described embodiment can be described as in the following supplementary notes, but is not limited thereto.
(付記1)電流を通電することにより発光する発光素子で構成される複数の光源と、
前記複数の光源に対して共通のタイミングで、同一の調光レベルを設定する調光レベル設定部と、
前記光源に通電する前記電流に対して、前記設定された調光レベルが所定のレベル(切替調光レベル)未満の時は、前記電流の振幅値を所定値に固定し、且つ前記電流のデューティ比を前記設定された調光レベルに従って変化させた値に決定し、前記設定された調光レベルが前記切替調光レベル以上の時は、前記デューティ比を100%に固定し、且つ前記振幅値を前記設定された調光レベルに従って変化させた値に決定する調光制御部と、
前記光源毎に設置され、供給される電流を、前記決定された振幅値に比例する振幅値と前記決定されたデューティ比とを有する駆動電流として前記各光源に供給する駆動部と、
を備えることを特徴とする照明装置。
(Supplementary note 1) a plurality of light sources composed of light emitting elements that emit light by applying current;
A dimming level setting unit that sets the same dimming level at a common timing for the plurality of light sources;
When the set dimming level is less than a predetermined level (switching dimming level) with respect to the current flowing through the light source, the amplitude value of the current is fixed to a predetermined value, and the duty of the current is set. The ratio is determined to be a value changed according to the set dimming level, and when the set dimming level is equal to or higher than the switching dimming level, the duty ratio is fixed to 100%, and the amplitude value A dimming control unit that determines a value changed according to the set dimming level;
A drive unit configured to supply current supplied to each light source as a drive current having an amplitude value proportional to the determined amplitude value and the determined duty ratio;
A lighting device comprising:
(付記2)前記調光制御部は、前記各光源毎に備えられていることを特徴とする付記1に記載の照明装置。
(Additional remark 2) The said dimming control part is provided for every said each light source, The illuminating device of
(付記3)前記複数の光源を、複数の光源群に分け、各光源群に属する光源は同一種類であり、前記調光制御部は、前記光源群毎に1つ備えられていることを特徴とする付記1に記載の照明装置。
(Appendix 3) The plurality of light sources are divided into a plurality of light source groups, the light sources belonging to each light source group are of the same type, and one dimming control unit is provided for each light source group. The lighting device according to
(付記4)同一種類の前記光源間で、前記調光制御部の前記切替調光レベルは同一に設定されていることを特徴とする付記1乃至3のいずれか1項に記載の照明装置。
(Supplementary note 4) The lighting device according to any one of
(付記5)前記複数の光源は有機EL素子で構成された光源を含むものであることを特徴とする付記1乃至4のいずれか1項に記載の照明装置。
(Supplementary note 5) The lighting device according to any one of
大きな施設などで複数の光源を同時に点灯して利用するという用途の照明装置に対して利用することができる。 It can be used for a lighting device in which a plurality of light sources are turned on at the same time in a large facility.
1 照明装置
2 光源
3 調光レベル設定部
4 調光制御部
5 駆動部
41 アナログ制御部
42 PWM制御部
51 直流電源部
52 駆動回路
53 スイッチング回路
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記複数の光源に対して共通のタイミングで、同一の調光レベルを設定する調光レベル設定部と、
前記光源に通電する前記電流に対して、前記設定された調光レベルが所定のレベル(切替調光レベル)未満の時は、前記電流の振幅値を所定値に固定し、且つ前記電流のデューティ比を前記設定された調光レベルに従って変化させた値に決定し、前記設定された調光レベルが前記切替調光レベル以上の時は、前記デューティ比を100%に固定し、且つ前記振幅値を前記設定された調光レベルに従って変化させた値に決定する調光制御部と、
前記光源毎に設置され、供給される電流を、前記決定された振幅値に比例する振幅値と前記決定されたデューティ比とを有する駆動電流として前記各光源に供給する駆動部と、
を備え、
前記複数の光源は、複数の光源群に分けられ、各光源群に属する光源は同一種類であり、
前記調光制御部は、前記光源群毎に1つ備えられている、
ことを特徴とする照明装置。 A plurality of light sources composed of light emitting elements that emit light by energizing current;
A dimming level setting unit that sets the same dimming level at a common timing for the plurality of light sources;
When the set dimming level is less than a predetermined level (switching dimming level) with respect to the current flowing through the light source, the amplitude value of the current is fixed to a predetermined value, and the duty of the current is set. The ratio is determined to be a value changed according to the set dimming level, and when the set dimming level is equal to or higher than the switching dimming level, the duty ratio is fixed to 100%, and the amplitude value A dimming control unit that determines a value changed according to the set dimming level;
A drive unit configured to supply current supplied to each light source as a drive current having an amplitude value proportional to the determined amplitude value and the determined duty ratio;
Equipped with a,
The plurality of light sources are divided into a plurality of light source groups, and the light sources belonging to each light source group are of the same type,
One dimming control unit is provided for each light source group,
Lighting device comprising a call.
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