JP6015109B2 - 点灯装置、電源装置及び調光方法 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、点灯装置、電源装置及び調光方法に関する。
従来、例えばLED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)などの光源の光量を調整する際に、PWM(Pulse Width Modulation:パルス幅変調)方式の調光信号を用いたPWM調光が行われることがある。PWM調光においては、操作者が調光器を操作することにより、所望の光量に応じたデューティ比の調光信号が出力され、この調光信号が光源を備えた照明装置に入力される。そして、照明装置では、調光信号のデューティ比に従って光源の点灯と消灯が高速に繰り返され、結果として、光源の光量が調整される。具体的には、例えば調光信号のパルス幅が大きくなり、信号レベルがハイ(High)の期間が相対的に長くなると、光源の消灯時間が相対的に長くなり光量は低下する。
このように、光量の調整が可能な照明装置では、調光器から入力される調光信号に応じて光源の点灯が制御され、光量を調整することにより所望の明るさが得られるようになっている。このため、照明装置には、一般に光源の点灯を制御するための点灯回路が設けられることがある。
特開平1−74066号公報 特開2011−165400号公報
ところで、上述した照明装置には、複数の光源が搭載されることがある。すなわち、例えば1台の照明装置にRGB(Red Green Blue:赤色、緑色、青色)の三色のLEDがそれぞれ搭載されたり、同色のLEDが複数搭載されたりすることがある。そして、複数の光源が照明装置に搭載されると、出力の容量が増大するため、各光源に対応する複数の点灯回路が設けられることがある。
このような照明装置の構成例を図5に示す。図5に示すように、交流電源10に接続された照明装置には、整流回路20が設けられるとともに、複数の点灯回路30a〜30cが設けられている。そして、各点灯回路30a〜30cには、それぞれ光源40a〜40cが接続されている。この照明装置において、整流回路20は、交流電源10からの交流電力を整流し、各点灯回路30a〜30cへ供給する。点灯回路30a〜30cは、整流回路20から供給される電流を用いて、図示しない調光器から入力される調光信号に応じて光源40a〜40cの点灯を制御する。
このように、複数の点灯回路を備えた照明装置の調光を行う場合には、複数の点灯回路それぞれに調光信号が入力される。これに伴い、調光器と照明装置を接続する調光信号線に流れる電流は、照明装置内に設けられる点灯回路数が多くなるにつれて増大する。すなわち、例えば1つの点灯回路に入力される調光信号の電流値が4mA(ミリアンペア)である場合、図5の照明装置に接続する調光信号線には、3つの点灯回路分の12mAの電流が流れることになる。
しかしながら、調光器が供給可能な最大電流値は固定されており、1つの調光器に接続可能な点灯回路の数には上限がある。このため、1台の照明装置に多くの点灯回路が設けられると、照明装置1台当たりに必要とされる調光信号の電流値が大きくなり、1つの調光器に接続可能な照明装置の数が制限されてしまうことになる。したがって、例えば1つの光源を備えた照明装置を複数の光源を備えた照明装置に交換する場合などに、既設の調光器に接続可能な照明装置の数が減少することとなり、調光器を増設する必要が生じてしまうことがある。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、1つの調光器に接続可能な照明装置の数の減少を防止することができる点灯装置、電源装置及び調光方法を提供することを目的とする。
実施形態に係る点灯装置は、調光信号を受信する受信部と、前記受信部によって受信された調光信号に従って光源の調光を制御するとともに、当該調光信号に基づく調光信号を生成する制御部と、前記制御部によって生成された調光信号を増幅出力する増幅部と、を備える。
本発明によれば、1つの調光器に接続可能な照明装置の数の減少を防止することが期待できる。
図1は、一実施形態に係る照明装置の構成を示す図である。 図2は、一実施形態に係る調光信号受信部の構成を示す図である。 図3は、一実施形態に係る増幅部の構成を示す図である。 図4は、一実施形態に係る点灯回路の動作を示すフロー図である。 図5は、複数の光源を備えた照明装置の構成を示す図である。
以下、図面を参照して、一実施形態に係る点灯装置、電源装置及び調光方法を説明する。
以下の一実施形態に係る点灯回路130a〜130cにおいて、調光信号受信部137a〜137cは、調光信号を受信する。制御部138a〜138cは、調光信号受信部137a〜137cによって受信された調光信号に従って光源の調光を制御するとともに、当該調光信号に基づく調光信号又は当該調光信号と同一の情報を有する調光信号を生成する。すなわち、制御部138a〜138cは、入力された調光信号と同一の情報を有する調光信号を生成しても良いし、入力された調光信号を加工した情報を有する調光信号を生成しても良い。増幅部139a〜139cは、制御部138a〜138cによって生成された調光信号を増幅出力する。
また、上記の点灯回路130a〜130cにおいて、制御部138a〜138cは、制御用部品を備え、当該制御用部品に供給される電源電圧の範囲内で調光信号受信部137a〜137cによって受信された調光信号に基づく調光信号を生成する。
また、上記の点灯回路130a〜130cにおいて、制御部138a〜138cは、調光信号受信部137a〜137cによって受信された調光信号よりも電圧が小さい調光信号を生成する。
また、上記の点灯回路130a〜130cにおいて、増幅部139a〜139cは、制御部138a〜138cによって生成された調光信号の電圧を調光信号受信部137a〜137cによって受信された調光信号の電圧と略同一の電圧にまで増幅する。
また、一実施形態に係る電源装置120は、光源140a及び光源140bにそれぞれ対応する点灯回路130a及び点灯回路130bを有する照明用の電源装置120である。そして、点灯回路130aにおいて、調光信号受信部137aは、調光信号を受信し、制御部138aは、調光信号受信部137aによって受信された調光信号に従って光源140aの調光を制御するとともに、当該調光信号に基づく調光信号を生成し、増幅部139aは、制御部138aによって生成された調光信号を増幅出力する。さらに、点灯回路130bにおいて、調光信号受信部137bは、増幅部139aによって増幅出力された調光信号を受信し、制御部138bは、調光信号受信部137bによって受信された調光信号に従って光源140bの調光を制御する。
図1は、一実施形態に係る照明装置の構成を示す図である。図1に示す照明装置は、交流電源110、電源装置120及び光源140a〜140cを有する。
交流電源110は、例えば電圧が100〜240∨(ボルト)の範囲の電源であり、電源装置120に交流電力を供給する。
電源装置120は、交流電源110から供給される交流電力を用いて、図示しない調光器から入力される調光信号に応じて例えばLEDなどの発光素子を備えた光源140a〜140cの点灯を制御する。このとき、電源装置120は、光源が1つの場合と同じ電流値(例えば4mA)の調光信号の入力を受け付け、この調光信号によって3つの光源140a〜140cの点灯を制御する。具体的には、電源装置120は、光源140a〜140cに対応する点灯回路130a〜130cを備える。
点灯回路130aは、光源140aの点灯を制御する点灯回路であり、全波整流器131a、電解コンデンサ132a、ダイオード133a、FET(Field Effect Transistor:電界効果トランジスタ)134a、インダクタ135a及びコンデンサ136aを有する。また、点灯回路130aは、調光信号受信部137a、制御部138a及び増幅部139aを有する。なお、点灯回路130b、130cは、点灯回路130aと同様の構成を有するため、その説明を省略する。
全波整流器131aは、交流電源110から供給される交流電力を整流して直流電力に変換する。電解コンデンサ132aは、全波整流器131aの正負極に接続され、全波整流器131aによって得られた直流電力を平滑化する。本実施形態において、全波整流器131a及び電解コンデンサ132aは、整流回路として動作する。
ダイオード133aは、インダクタ135a及びコンデンサ136aと共に閉回路を形成しており、FET134aが非導通状態のときに、インダクタ135aからの電流によりコンデンサ136aを充電する。
FET134aは、制御部138aの制御によって駆動されるスイッチング素子であり、全波整流器131a、インダクタ135a及びコンデンサ136aと直列に接続されている。そして、FET134aは、制御部138aの制御に従って導通状態及び非導通状態を切り替える。FET134aは、導通状態のときには、電解コンデンサ132aによって平滑化された直流電力によりインダクタ135aを充電する。
インダクタ135aは、FET134aが導通状態のときに充電され、FET134aが非導通状態のときに放電する。このように、FET134aが非導通状態のときにインダクタ135aが放電することにより、ダイオード133aを介してコンデンサ136aが充電される。
コンデンサ136aは、FET134aが非導通状態のときに充電されることにより直流電力を平滑化し、充電電圧によって光源140aを点灯させる。すなわち、コンデンサ136aの両端には光源140aが接続されており、コンデンサ136aからの電流によって光源140aが点灯する。
調光信号受信部137aは、図示しない調光器から出力された調光信号を受信する。調光信号受信部137aは、例えばPWM方式の調光信号を受信するが、その電流値は点灯回路及び光源を1つずつ備えた照明装置へ入力される調光信号の電流値(例えば4mA)に等しい。なお、点灯回路130b、130cにおける調光信号受信部137b、137cは、図示しない調光器から出力された調光信号ではなく、それぞれ隣接する前段の点灯回路130a、130bの増幅部139a、139bから出力される調光信号を受信する。
制御部138aは、例えばマイコン(マイクロコントローラ又はマイクロコンピュータ)やプロセッサなどの制御用部品を備え、調光信号受信部137aによって受信された調光信号に従ってFET134aを駆動する。すなわち、制御部138aは、例えばPWM方式の調光信号が調光信号受信部137aによって受信された場合、調光信号のデューティ比に従ってFET134aの導通状態及び非導通状態を切り替える。これにより、光源140aの点灯時間と消灯時間の時間比が調整され、結果として、光源140aの光量が調整される。
また、制御部138aは、調光信号受信部137aによって受信された調光信号と同様の調光を行うための調光信号を生成し、得られた調光信号を増幅部139aへ出力する。すなわち、制御部138aは、調光信号受信部137aによって受信された調光信号に基づく調光信号を生成する。具体的には、例えば調光信号がPWM方式の調光信号である場合、制御部138aは、調光信号受信部137aによって受信された調光信号とパルス幅が等しい調光信号を生成しても良いし、受信された調光信号に基づいて、他の方式の調光信号や異なるパルス幅の調光信号を生成しても良い。
ただし、制御部138aが生成する調光信号の電圧は、調光信号受信部137aによって受信された調光信号の電圧と同一でなくても良い。すなわち、制御部138aは、マイコンなどに供給される電源電圧の範囲内で調光信号を生成する。したがって、制御部138aは、通常、調光信号受信部137aによって受信される調光信号よりも電圧が小さい調光信号を生成する。
増幅部139aは、制御部138aから出力された調光信号を増幅し、増幅後の調光信号を隣接する点灯回路130bの調光信号受信部137bへ出力する。具体的には、増幅部139aは、制御部138aによって生成された調光信号を、図示しない調光器の出力電圧(例えば12∨)と等しい電圧にまで増幅する。したがって、増幅部139aは、図示しない調光器から出力された調光信号に基づく情報を含み、電圧が略同一の調光信号を点灯回路130bへ出力することになる。
なお、最後段の点灯回路130cにおける増幅部139cの出力端子は、終端処理されており、増幅部139cから調光信号が出力されることはない。したがって、最後段の点灯回路130cは、増幅部139cを省略した構成とすることも可能である。同様に、最後段の点灯回路139cにおける制御部138cは、調光信号の生成を行わないようにしても良い。
図2は、本実施形態に係る調光信号受信部137aの構成を示す図である。図2に示すように、調光信号受信部137aは、抵抗201、全波整流器202、フォトカプラ203及び抵抗204を有する。
抵抗201は、図示しない調光器と調光信号線によって接続されており、調光信号の電流値を点灯回路及び光源を1つずつ備えた照明装置へ入力される調光信号の電流値(例えば4mA)に調整する。したがって、本実施形態に係る照明装置は3つの点灯回路130a〜130cを備えているが、調光信号線に流れる電流は、照明装置が1つの点灯回路を備えている場合と同じになる。
なお、点灯回路130b、130cにおける抵抗201は、それぞれ隣接する前段の点灯回路130a、130bの増幅部139a、139bに接続されており、増幅部139a、139bから出力される調光信号の電流値を調整する。
全波整流器202は、調光信号を整流してフォトカプラ203へ出力する。フォトカプラ203は、調光信号受信部137aの入力と出力を絶縁しつつ、調光信号を制御部138aへ出力する。すなわち、フォトカプラ203においては、例えばPWM方式の調光信号の信号レベルがハイの期間には、内部のトランジスタが導通状態となり、調光信号の信号レベルがローの期間には、内部のトランジスタが非導通状態となる。
抵抗204は、例えば5∨の電源電圧∨DDとフォトカプラ203の間に設けられ、フォトカプラ203内部のトランジスタが導通状態のときに電流を流す。ここで、フォトカプラ203内部のトランジスタが導通状態のときには、電流がこのトランジスタを流れることにより、制御部138aへの出力端子の電位がグランド電位と等しくなる。一方、フォトカプラ203内部のトランジスタが非導通状態のときには、制御部138aへの出力端子の電位がグランド電位よりも高くなる。結果として、制御部138aには、調光信号受信部137aによって受信された調光信号のパルスに関する情報が伝達される。
ただし、調光信号受信部137aによって受信された調光信号の信号レベルがハイとなる場合に、フォトカプラ203内部のトランジスタが導通状態となり、制御部138aへの出力端子の電位がローとなる。このため、調光信号受信部137aによって受信された調光信号と制御部138aへ出力される信号とは、パルスのハイとローが反転していることになる。
そして、制御部138aは、調光信号受信部137aから出力された信号に基づいてFET134aを駆動するため、図示しない調光器からの調光信号において信号レベルがハイの期間が相対的に長くなると、FET134aが非導通状態となる時間が相対的に長くなる。この結果、光源140aの消灯時間が相対的に長くなり、調光信号において信号レベルがハイの期間が相対的に長くなると、光源140aの光量が低下することになる。
図3は、本実施形態に係る増幅部139aの構成を示す図である。図3に示すように、増幅部139aは、抵抗301及びFET302を有する。
抵抗301は、制御部138aによって生成された調光信号に応じてFET302にゲート電圧を印加する。FET302は、制御部138aによって生成された調光信号に応じた電圧によって、導通状態及び非導通状態を切り替える。具体的には、FET302は、調光信号の信号レベルがハイの場合には抵抗301から印加されるゲート電圧がハイとなり、導通状態となる。この結果、増幅部139aの負極の出力端子においては、電位がグランド電位に等しくなり、例えば12∨の電源電圧∨CCに接続された正極の出力端子との間で電位差が生じ、増幅された調光信号が出力される。
次いで、本実施形態に係る点灯回路130a〜130cの動作について、図4に示すフロー図を参照しながら説明する。
図示しない調光器から出力される調光信号は、点灯回路130aの調光信号受信部137aによって受信される(ステップS101)。このとき、調光信号受信部137a内の抵抗201によって、調光信号の電流値が、1つの点灯回路に対する調光信号の電流値と等しい値に調整される。すなわち、図示しない調光器は、3つの点灯回路130a〜130cを備えた照明装置に対して、1つの点灯回路分の電流を供給する。したがって、照明装置が複数の点灯回路を搭載していても、調光器がこの照明装置に供給する電流値は増加せず、調光器に接続可能な照明装置の数が減少することはない。
調光信号受信部137aによって受信された調光信号は、フォトカプラ203を介して制御部138aへ伝達される。そして、制御部138aによって、伝達された調光信号に従ったFET134aの駆動が行われる(ステップS102)。すなわち、調光信号がPWM形式のパルス信号である場合には、このパルス信号のデューティ比に応じてFET134aの導通状態及び非導通状態が切り替えられる。結果として、光源140aの点灯時間及び消灯時間の比率が調整されて光量が変化し、調光信号に従った光源140aの調光が行われる。
また、制御部138aによってFET134aが駆動されると同時に、例えば制御部138aに備えられたマイコンによって、調光信号受信部137aによって受信された調光信号と同様の調光を行うための調光信号が生成される(ステップS103)。すなわち、調光信号がPWM方式のパルス信号である場合には、図示しない調光器が出力した調光信号と同じパルス幅の調光信号が生成されても良いし、図示しない調光器が出力した調光信号に基づく調光信号が生成されても良い。このようにして生成された調光信号は、調光信号受信部137aによって受信された調光信号に基づく情報を有していることになる。
ただし、生成された調光信号の電圧は、制御部138aに備えられたマイコンへ供給される電源電圧(例えば5∨)に基づいた電圧であり、必ずしも調光器が出力した調光信号の電圧とは一致しない。つまり、通常は、調光器が出力した調光信号の電圧よりも小さい電圧の調光信号が制御部138aによって生成される。
制御部138aによって生成された調光信号は、増幅部139aへ出力され、増幅部139aによって増幅される(ステップS104)。具体的には、調光信号の電圧が増幅部139aにおける電源電圧∨CC(例えば12∨)によって増幅され、図示しない調光器が出力した調光信号に対応するパルス幅及び電圧を有する調光信号が得られる。そして、この調光信号は、増幅部139aから点灯回路130bの調光信号受信部131bへ出力される(ステップS105)。
以降、点灯回路130bにおいても上述した処理が繰り返され、光源140bの調光が行われるとともに、制御部138bによって調光信号の生成が行われ、増幅部139bによって調光信号の増幅が行われる。そして、増幅後の調光信号は、増幅部139bから点灯回路130cの調光信号受信部131cへ出力される。ここで、増幅部139bから出力される調光信号も、図示しない調光器が出力した調光信号に対応する調光信号となっている。そして、点灯回路130cにおいても点灯回路130a、130bと同様に、光源140cの調光が行われる。
このように、点灯回路130aへ入力される調光信号の電流値は、1つの点灯回路に対する調光信号の電流値と等しいが、各点灯回路130a〜130cによって調光信号の生成及び増幅が行われ、増幅後の調光信号がそれぞれ後段の点灯回路130b、130cに出力される。このため、後段の点灯回路130b、130cにおいても、図示しない調光器から点灯回路130aへ入力された調光信号に対応するパルス幅及び電圧を有する調光信号が入力されることになる。結果として、後段の点灯回路130b、130cにおいても調光信号の電圧不足などが生じることがなく、点灯回路130aと同様に確実な調光が行われる。同時に、図示しない調光器から本実施形態に係る照明装置へ供給される電流は、点灯回路を1つ備えた照明装置へ供給される電流に等しいため、調光器に接続可能な照明装置の数が減少することはない。
以上のように、本実施形態によれば、複数の点灯回路を備えた照明装置において、調光信号を受信した点灯回路がこの調光信号に基づく調光信号を生成及び増幅して後段の点灯回路へ出力する。このため、調光器から出力される調光信号の電流値が1つの点灯回路分の電流値であっても、各点灯回路には十分な電流値の調光信号が入力される。そして、照明装置内の点灯回路数が増加しても、調光器から照明装置へ供給される電流値が増加することはないため、調光器に接続可能な照明装置の数は変化しない。すなわち、本実施形態によれば、1つの調光器に接続可能な照明装置の数の減少を防止することができる。
なお、上述した一実施形態においては、照明装置に3つの点灯回路130a〜130cが備えられるものとしたが、照明装置に備えられる点灯回路の数は3つに限定されない。また、調光信号はPWM方式の調光信号である必要はなく、様々な方式の調光信号に対して本発明を適用することが可能である。
以上、本発明の一実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
110 交流電源
120 電源装置
130a〜130c 点灯回路
131a〜131c、202 全波整流器
132a〜132c 電解コンデンサ
133a〜133c ダイオード
134a〜134c、302 FET
135a〜135c インダクタ
136a〜136c コンデンサ
137a〜137c 調光信号受信部
138a〜138c 制御部
139a〜139c 増幅部
140a〜140c 光源
201、204、301 抵抗
203 フォトカプラ

Claims (6)

  1. 調光信号を受信する受信部と;
    前記受信部によって受信された調光信号に従って光源の調光を制御するとともに、当該調光信号に基づく調光信号を生成する制御部と;
    前記制御部によって生成された調光信号を出力先における他の光源の調光制御に用いられる電圧に増幅し、出力する増幅部と;
    を具備することを特徴とする点灯装置。
  2. 前記制御部は、
    制御用部品を備え、当該制御用部品に供給される電源電圧の範囲内で前記受信部によって受信された調光信号に基づく調光信号を生成することを特徴とする請求項1記載の点灯装置。
  3. 前記制御部は、
    前記受信部によって受信された調光信号よりも電圧が小さい調光信号を生成することを特徴とする請求項2記載の点灯装置。
  4. 前記増幅部は、
    前記制御部によって生成された調光信号の電圧を前記受信部によって受信された調光信号の電圧と略同一の電圧にまで増幅することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の点灯装置。
  5. 第1光源及び第2光源にそれぞれ対応する第1点灯装置及び第2点灯装置を有する照明用の電源装置であって、
    前記第1点灯装置は、
    調光信号を受信する第1受信部と;
    前記第1受信部によって受信された調光信号に従って第1光源の調光を制御するとともに、当該調光信号に基づく調光信号を生成する第1制御部と;
    前記第1制御部によって生成された調光信号を前記第2点灯装置における第2光源の調光制御に用いられる電圧に増幅し、出力する増幅部と;
    を具備し、
    前記第2点灯装置は、
    前記増幅部によって増幅出力された調光信号を受信する第2受信部と;
    前記第2受信部によって受信された調光信号に従って前記第2光源の調光を制御する第2制御部と;
    を具備することを特徴とする電源装置。
  6. 調光信号を受信する受信ステップと;
    前記受信ステップにて受信された調光信号に従って光源の調光を制御する制御ステップと;
    前記受信ステップにて受信された調光信号に基づく調光信号を生成する生成ステップと;
    前記生成ステップにて生成された調光信号を出力先における他の光源の調光制御に用いられる電圧に増幅し、出力する増幅ステップと;
    を含んだことを特徴とする調光方法。
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