JP6049357B2 - Ｌｅｄ駆動装置及び照明器具 - Google Patents

Description

この発明は、ＬＥＤ駆動装置及び照明器具に関し、特に、ＬＥＤモジュールの調光制御を行うＬＥＤ駆動装置及び照明器具に関する。

近年、照明器具などにおいて、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）からなるＬＥＤモジュールが光源として用いられている。このようなＬＥＤモジュールは、ＬＥＤ駆動装置により駆動され、点灯する。ＬＥＤ駆動装置としては、ＬＥＤモジュールを調光制御して点灯させるものがある。

下記特許文献１には、照明用光源を定電流で駆動する定電流回路と、この定電流回路の定電流値を切替える定電流切替回路と、照明光源をＰＷＭ信号のデューティに応じて制御するＰＷＭ駆動回路を備えた照明調光装置の構成が開示されている。この装置では、所定の周期に対してスイッチング素子をオンさせる期間が占める割合を示すＰＷＭ信号のオンデューティを可変させてＰＷＭ制御が行われる。これにより、ＬＥＤ光源の調光制御が行われる。

特開２００５−３３２５８６号公報

上記の特許文献１に記載されているようなＬＥＤ駆動装置では、次のような問題がある。

このような照明器具には、調光度が深いこと（調光できる光度の幅が広いこと）が要求される。スイッチング素子をオンさせるためのＰＷＭ信号のオンデューティ（パルス幅）の限界値（すなわち、パルス幅の最小調整値）では、調光度が、ＰＷＭ制御による調光下限に達する。調光度を深くするためには、ＰＷＭ信号のオンデューティをできるだけ小さくする必要があるが、これには限界があり、それ以上、調光度を深くすることができないという問題がある。

また、調光調整は、ＰＷＭ信号のオンデューティによってデジタル値により行われるため、段階的に行われる（ノンリニアにアップダウンする）こととなる。換言すると、調光をなめらかに（リニアに）かつ細かく行うことはできないという問題がある。調光度は、オンデューティのみによって調整されるため、調光の自由度が少なくなる。

また、特に１つ目の問題に関連して、色温度の異なる２つのＬＥＤ光源を用いて、それぞれの色温度を調整して相対色温度の調整（調色）を行う照明器具に上記のＬＥＤ駆動装置を用いた場合には、次のような問題が生じる。すなわち、このような照明器具では、一方のＬＥＤ光源の照度を小さくする（＝調光度を下げる）ほど、相対色温度が他方の光源の色温度側に移動することになる。各ＬＥＤ光源の単一光源の色温度域においては、他方のＬＥＤ光源の調光度の最小限界値が存在する。そのため、各ＬＥＤ光源の単一光源の色温度に近似する相対色温度に調光する場合には、微妙な調整を行うことが困難であり、自然な調光結果が得られにくいという問題がある。

この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、調整可能範囲が広く、かつ調整自由度の高い調光が可能なＬＥＤ駆動装置及び照明器具を提供することを目的としている。

上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、調光指示信号に基づいてＬＥＤ（発光ダイオード）モジュールの調光動作を行うＬＥＤ駆動装置は、ＬＥＤモジュールに駆動電力を出力する駆動回路部と、調光指示信号が入力され、その調光指示信号に基づいてＰＷＭ（パルス幅変調）信号を生成する調光制御部と、ＰＷＭ信号のオンデューティが所定値より大きいとき、調光制御部により生成されたＰＷＭ信号を、そのオンデューティに対応する直流電圧信号に変換し、その直流電圧信号を調光信号として駆動回路部に出力する調光信号生成回路とを備え、調光制御部は、ＰＷＭ信号のオンデューティが所定値以下であるとき、直流電圧信号を調整するための制御信号を調光信号生成回路に出力し、調光信号生成回路は、ＰＷＭ信号のオンデューティが所定値以下であるとき、調光制御部から制御信号が入力されたとき、その制御信号に応じて直流電圧信号の大きさを調整し、調整した直流電圧信号を調光信号として駆動回路部に出力する。

好ましくは、調光信号生成回路は、ＰＷＭ信号を直流電圧信号に変換するとともに、調光信号を駆動回路部に出力する信号変換回路と、調光制御部から入力された制御信号に応じて直流電圧信号の大きさを調整し、信号変換回路から出力される調光信号の大きさを調整する調光信号調整回路とを備える。

好ましくは、調光信号調整回路は、制御信号に応じて複数通りの調整態様で動作し、調光制御部がＰＷＭ信号のオンデューティの大きさと調光信号調整回路の調整態様との組み合わせを変化させることにより、調光信号生成回路が直流電圧信号の大きさを変化させる。

好ましくは、調光信号調整回路は、少なくとも１つの分圧回路部を備え、調光制御部から出力された制御信号に応じて少なくとも１つの分圧回路部の動作を制御することにより、直流電圧信号の大きさを調整する。

好ましくは、調光信号調整回路は、複数の分圧回路部を備え、調光制御部から複数の分圧回路部のそれぞれに入力される制御信号に応じて複数の分圧回路部のうち動作する分圧回路部の組み合わせが変化することにより、直流電圧信号の大きさを調整する。

この発明の他の局面に従うと、照明器具は、１個以上のＬＥＤを直列に接続したＬＥＤユニット単体からなる１つ以上のＬＥＤモジュール又はＬＥＤユニットが複数並列に接続されてなる１つ以上のＬＥＤモジュールと、１つ以上のＬＥＤモジュールのそれぞれを駆動する上述に記載の１つ以上のＬＥＤ駆動装置と、１つ以上のＬＥＤ駆動装置のそれぞれに調光指示信号を出力する調光制御装置とを備える。

これらの発明に従うと、調光信号生成回路は、調光制御部から制御信号が入力されたとき、その制御信号に応じて直流電圧信号の大きさを調整し、調整した直流電圧信号を調光信号として駆動回路部に出力する。したがって、調整可能範囲が広く、かつ調整自由度の高い調光が可能なＬＥＤ駆動装置及び照明器具を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態におけるＬＥＤ駆動装置を用いた照明器具の構成を示すブロック図である。 ＬＥＤ駆動装置及びＬＥＤモジュールの構成を示すブロック図である。 ＤＣ／ＤＣコンバータの回路構成の一例を示す図である。 調光信号生成回路の回路構成の一例を示す図である。 調光信号調整回路の調整態様を示す図である。 従来の照明器具における調光信号とＬＥＤモジュールの光度との関係の一例を示すグラフである。 本実施の形態における調光信号とＬＥＤモジュールの光度との関係の第１の例を示すグラフである。 本実施の形態における調光信号とＬＥＤモジュールの光度との関係の第２の例を示すグラフである。 本実施の形態における調光信号とＬＥＤモジュールの光度との関係の第３の例を示すグラフである。 本実施の形態における調光信号とＬＥＤモジュールの光度との関係の第４の例を示すグラフである。 第２の実施の形態に係る照明器具の構成を示すブロック図である。 照明器具における各ＬＥＤモジュールの色温度と照度との関係を示す図である。

以下、本発明の実施の形態におけるＬＥＤ駆動装置を用いた照明器具について説明する。

［第１の実施の形態］

図１は、本発明の第１の実施の形態におけるＬＥＤ駆動装置を用いた照明器具の構成を示すブロック図である。

図１に示されるように、照明器具５０は、ＬＥＤ駆動装置１と、ＬＥＤモジュール１０と、調光制御装置２０とを備えている。照明器具５０は、ＬＥＤモジュール１０が駆動されて点灯することで、照明を行う。

ＬＥＤ駆動装置１は、ＬＥＤモジュール１０に接続されている。ＬＥＤ駆動装置１は、ＬＥＤモジュール１０を駆動する。

本実施の形態において、ＬＥＤ駆動装置１は、調光制御装置２０に接続されている。調光制御装置２０は、ＬＥＤ駆動装置１に対して調光指示信号Ｓａｄを出力する。ＬＥＤ駆動装置１は、その外部の調光制御装置２０から送られた調光指示信号Ｓａｄに基づいて、ＬＥＤモジュール１０の調光動作を行う。すなわち、照明器具５０では、ＬＥＤモジュール１０による照明の明るさを変更できる。

調光指示信号Ｓａｄは、例えば、デジタル信号である。

調光制御装置２０は、例えば、明るさを変更するために照明器具５０に設けられているリモートコントローラである。調光制御装置２０とＬＥＤ駆動装置１との接続は、有線によるものであってもよいし、無線によるものであってもよい。例えば無線により調光制御装置２０とＬＥＤ駆動装置１とが接続されている場合、調光制御装置２０に発光部が設けられ、ＬＥＤ駆動装置１に受光部が設けられ、両者の間で赤外線通信を行うように構成されていてもよい。

図２は、ＬＥＤ駆動装置１及びＬＥＤモジュール１０の構成を示すブロック図である。

図２に示されるように、本実施の形態において、ＬＥＤモジュール１０は、複数のＬＥＤを直列に接続してなるＬＥＤユニット１１，１２を有している。ＬＥＤモジュール１０は、ＬＥＤユニット１１とＬＥＤユニット１２とが並列に接続されて構成されている。

ＬＥＤモジュール１０には、２つのＬＥＤユニット１１，１２に限られず、さらに多くのＬＥＤユニットが設けられていてもよい。例えば、３つ以上のＬＥＤユニット１１，１２，…が互いに並列に接続されて、ＬＥＤモジュール１０が構成されていてもよい。ＬＥＤユニット１１，１２は、複数のＬＥＤを有するものに限られず、１つのＬＥＤを有しているものであってもよい。例えば、ＬＥＤモジュール１０は、１つずつ互いに並列に接続された、複数個のＬＥＤで構成されていてもよい。

ＬＥＤ駆動装置１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ（駆動回路部の一例）２と、調光制御部３と、調光信号生成回路４とを有している。ＬＥＤモジュール１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ２は、ＬＥＤモジュール１０に駆動電力を供給するとともに、後述のように調光動作を行う。ＬＥＤモジュール１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２から出力電圧Ｖｏが印加されることで駆動される。

調光制御部３は、例えば、マイクロコンピュータである。調光制御部３には、調光指示信号Ｓａｄが入力される。調光制御部３は、調光指示信号Ｓａｄに対応するオンデューティのＰＷＭ信号Ｓｐを生成し、出力する。また、調光制御部３は、調光信号生成回路４の動作を制御するための制御信号Ｓｃを生成し、出力する。ＰＷＭ信号Ｓｐ及び制御信号Ｓｃは、調光信号生成回路４に入力される。

ここで、制御信号Ｓｃは、後述のように調光信号生成回路４で生成される直流電圧信号を調整するための信号である。調光制御部３は、例えば、ＰＷＭ信号Ｓｐのオンデューティが所定値以下であるときに、制御信号Ｓｃを出力する。制御信号Ｓｃを出力するタイミングは、例えばユーザの指示に基づいて適宜変更可能であってもよい。

本実施の形態において、調光信号生成回路４は、信号変換回路５と、調光信号調整回路６とを備えている。信号変換回路５と調光信号調整回路６とは互いに接続されている。信号変換回路５には、ＰＷＭ信号Ｓｐが入力される。調光信号調整回路６には、制御信号Ｓｃが入力される。

調光信号生成回路４は、調光制御部３により生成されたＰＷＭ信号Ｓｐを、そのオンデューティに対応する直流電圧信号に変換する。そして、その直流電圧信号を調光信号Ｓｄとして出力する。調光信号Ｓｄは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２に入力される。

また、本実施の形態において、調光信号生成回路４は、調光制御部３から制御信号Ｓｃが入力されたとき、その制御信号Ｓｃに応じて直流電圧信号の大きさを調整する。そして、調整した直流電圧信号を調光信号Ｓｄとして、ＤＣ／ＤＣコンバータ２に出力する。

ＬＥＤ駆動装置１は、直流電源に接続されており、直流電圧Ｖｄｃと駆動電圧Ｖｃｃとが供給されて動作する。直流電圧Ｖｄｃは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２に供給される。駆動電圧Ｖｃｃは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２及び調光信号生成回路４などに供給される。ＤＣ／ＤＣコンバータ２及び調光信号生成回路４などは、駆動電圧Ｖｃｃが供給されることで駆動される。

図３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の回路構成の一例を示す図である。

本実施の形態において、ＤＣ／ＤＣコンバータ２としては、一般的な回路構成のものを用いることができる。すなわち、図３に示されるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２は、大まかに、トランスＴｒ、検出抵抗Ｒｆ、オペアンプＯＰ、フォトカプラＰＣ、制御回路ＩＣ１、及びスイッチング素子（ＦＥＴ（電界効果トランジスタ））Ｑｃなどを有している。

トランスＴｒの二次側においては、ＬＥＤモジュール（負荷）１０に流れた直流電流が抵抗Ｒｆに流れる。検出抵抗ＲｆによりＬＥＤモジュール１０に流れる電流が電圧値として検出される（検出信号Ｓｆ）。検出信号Ｓｆは、抵抗Ｒｆの端子電圧であって、直流電圧となる。検出信号Ｓｆは、抵抗などを経由してオペアンプＯＰに入力される（検出信号Ｓｆａ）。

オペアンプＯＰには、検出信号Ｓｆａと、調光信号生成回路４から入力された調光信号Ｓｄとが入力される。オペアンプＯＰは、調光信号Ｓｄと検出信号Ｓｆａとを比較する。オペアンプＯＰの出力波形は、基準電圧である検出信号Ｓｆａと、調光信号Ｓｄとを高速に比較した結果となるので、揺らぎがあるものとなる。

オペアンプＯＰは、比較結果（差信号）を、フォトカプラＰＣを介して、制御回路ＩＣ１に出力する。ここで、フォトカプラＰＣ内のトランジスタは、単にＯＮ／ＯＦＦを繰り返すものではない。すなわち、検出信号Ｓｆａが調光信号Ｓｄより大きくなる第１の場合（Ｓｆａ＞Ｓｄの場合）、フォトカプラＰＣ内のフォトダイオードに流れる電流が増えて、フォトダイオードの光量が増える。そのため、フォトカプラＰＣ内のトランジスタに流れる電流が増える。他方、検出信号Ｓｆａが調光信号Ｓｄより小さい第２の場合（Ｓｆａ＜Ｓｄの場合）、フォトカプラＰＣ内のフォトダイオードに流れる電流が減少して、フォトダイオードの光量が減少する。そのため、フォトカプラＰＣ内のトランジスタに流れる電流は減少する。

制御回路ＩＣ１には、オペアンプＯＰから出力された比較結果が入力される。そして、制御回路ＩＣ１は、比較結果に応じて、スイッチング素子Ｑｃをオン・オフ制御する。ここで、制御回路ＩＣ１は、フォトカプラＰＣ内のトランジスタに流れる電流量によって、スイッチング素子Ｑｃのゲートのオンデューティを変更させる。これにより、ＬＥＤモジュール１０に流れる電流が調整される。

具体的には、調光信号Ｓｄの電圧が上がれば、スイッチング素子Ｑｃのゲートパルス波形において“Ｈ（ハイ）”となるオンデューティが広がる。調光信号Ｓｄの電圧が下がれば、オンデューティが狭くなる。このオンデューティの大小によって、ＬＥＤモジュール１０への電流を調整できる。

図４は、調光信号生成回路４の回路構成の一例を示す図である。

信号変換回路５は、入力されたＰＷＭ信号Ｓｐを直流電圧信号に変換するとともに、調光信号ＳｄをＤＣ／ＤＣコンバータ２に出力する。図４に示されるように、信号変換回路５には、駆動電圧Ｖｃｃと、ＰＷＭ信号Ｓｐが入力される。信号変換回路５は、抵抗Ｒ１，Ｒ２と、コンデンサＣ１と、トランジスタＱ１とを有している。コンデンサＣ１、抵抗Ｒ２、及びトランジスタＱ１のコレクタ−エミッタは、互いに並列に接続されており、そのうちトランジスタＱ１のエミッタ側において、接地電位に接続されている。駆動電圧Ｖｃｃは、抵抗Ｒ１を挟み、トランジスタＱ１のコレクタ側に接続されている。トランジスタＱ１のベースには、ＰＷＭ信号Ｓｐが入力される。

調光信号調整回路６は、調光制御部３から入力された制御信号Ｓｃに応じて信号変換回路５の直流電圧信号の大きさを調整し、信号変換回路５から出力される調光信号Ｓｄの大きさを調整する。換言すると、調光信号調整回路６は、信号変換回路５から調光指示信号Ｓａｄに応じた大きさの調光信号Ｓｄが出力されるように、調光制御部３から入力される制御信号Ｓｃによって、直流電圧信号の大きさを調整する。

ここで、調光信号調整回路６は、２つの分圧回路部７ａ，７ｂを備えている。分圧回路部７ａ，７ｂは、互いに並列に接続されている。また、本実施の形態において、制御信号Ｓｃとしては、２つの信号Ｓｃａ，Ｓｃｂが入力される。制御信号Ｓｃａは、分圧回路部７ａに入力される。制御信号Ｓｃｂは、分圧回路部７ｂに入力される。各分圧回路部７ａ，７ｂは、制御信号Ｓｃａ，Ｓｃｂに応じて動作する。

各分圧回路部７ａ，７ｂは、次のように構成されている。すなわち、分圧回路部７ａは、抵抗Ｒ３と、抵抗Ｒ３にコレクタが接続されたトランジスタＱ２とを有している。トランジスタＱ２のエミッタは接地電位に接続されており、ベースには制御信号Ｓｃａが入力される。また、分圧回路部７ｂは、抵抗Ｒ４と、抵抗Ｒ４にコレクタが接続されたトランジスタＱ３とを有している。トランジスタＱ３のエミッタは接地電位に接続されており、ベースには制御信号Ｓｃｂが入力される。抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４の端子のうち、トランジスタＱ２，Ｑ３に接続されている側とは反対側の端子同士は接続されている。また、この端子は、信号変換回路５に接続されている。すなわち、抵抗Ｒ３，Ｒ４は、抵抗Ｒ１とトランジスタＱ１のコレクタとの間に接続されている。このラインから、調光信号Ｓｄが出力される。

図５は、調光信号調整回路６の調整態様を示す図である。

調光信号調整回路６は、調光制御部３から出力された制御信号Ｓｃ（制御信号Ｓｃａ，Ｓｃｂ）に応じて２つの分圧回路部７ａ，７ｂの動作を制御することにより、直流電圧信号の大きさを調整することができる。調光信号調整回路６は、制御信号Ｓｃａ，Ｓｃｂに応じて、４通りの調整態様で動作する。すなわち、調光信号調整回路６は、２つの分圧回路部７ａ，７ｂのそれぞれに入力される制御信号Ｓｃに応じて２つの分圧回路部７ａ，７ｂのうちオンとなるもの（動作するもの）の組み合わせが変化することにより、直流電圧信号の大きさを調整することができる。

調光信号調整回路６による調整態様（動作設定）としては、図５に示される設定「Ａ」，「Ｂ」，「Ｃ」，「Ｄ」の４つがある。すなわち、設定「Ａ」は、分圧回路部７ａ，７ｂの両方がオフ（各トランジスタＱ２，Ｑ３がオフ）の場合である。設定「Ｂ」は、分圧回路部７ａのみがオフの場合である。設定「Ｃ」は、分圧回路部７ｂのみがオフの場合である。設定「Ｄ」は、分圧回路部７ａ，７ｂの両方がオンの場合である。

図５に示される設定「Ａ」の場合、すなわち調光信号調整回路６が動作していない場合、信号変換回路５から出力される調光信号Ｓｄは、ＰＷＭ信号Ｓｐを積分して得られる直流電圧信号となる。この場合の調光信号ＳｄＡは、次式で表される。ここでＫは、ＰＷＭ信号Ｓｐのオンデューティに応じて値が変わる可変係数である（コンデンサＣ１の容量値にも影響される）。次式で表されるように、調光信号ＳｄＡは、ＰＷＭ信号Ｓｐに応じた大きさの直流電圧信号となる。

ＳｄＡ＝Ｋ＊Ｖｃｃ＊（Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２））

調光信号調整回路６が動作している場合すなわち図５に示される設定「Ｂ」，「Ｃ」，「Ｄ」の場合、信号変換回路５から出力される調光信号Ｓｄは、分圧回路部７ａ，７ｂの動作の組み合わせに応じて変化する。

例えば、図５に示される設定「Ｂ」すなわち分圧回路部７ｂのみが動作する場合（制御信号Ｓｃｂが入力されている場合）には、信号変換回路５から出力される調光信号ＳｄＢは、次のようになる。なお、次以降の数式において、記号「‖」は、（その記号の左右の項の加算値）／（その記号の左右の項の乗算値）を意味する。

ＳｄＢ＝Ｋ＊Ｖｃｃ＊（Ｒ２‖Ｒ４）／（Ｒ１＋（Ｒ２‖Ｒ４））

図５に示される設定「Ｃ」すなわち分圧回路部７ａのみが動作する場合（制御信号Ｓｃａが入力されている場合）には、信号変換回路５から出力される調光信号ＳｄＣは、次のようになる。

ＳｄＣ＝Ｋ＊Ｖｃｃ＊（Ｒ２‖Ｒ３）／（Ｒ１＋（Ｒ２‖Ｒ３））

図５に示される設定「Ｄ」すなわち分圧回路部７ａ，７ｂの両方が動作する場合（制御信号Ｓｃａ，Ｓｃｂが共に入力されている場合）には、信号変換回路５から出力される調光信号ＳｄＤは、次のようになる。

ＳｄＤ＝Ｋ＊Ｖｃｃ＊（Ｒ２‖Ｒ３‖Ｒ４）／（Ｒ１＋（Ｒ２‖Ｒ３‖Ｒ４））

以上の式からわかるように、調光信号ＳｄＡ〜ＳｄＤは、設計時に、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４を適切な値とすることで、所望の大きさに設定することができる。

本実施の形態においては、このように調光信号調整回路６により直流電圧信号を変化させることができるので、ＬＥＤ駆動装置１において、ＬＥＤモジュール１０の光度の調整可能範囲を広くすることができる。さらに、調光制御部３は、ＰＷＭ信号Ｓｐのオンデューティの大きさと、調光信号調整回路６の調整態様との組み合わせを変化させることができる。これにより、調光信号生成回路４が直流電圧信号の大きさを変化させることで、調整自由度の高い調光を可能にすることができる。

図６は、従来の照明器具における調光信号ＳｄとＬＥＤモジュール１０の光度との関係の一例を示すグラフである。図７は、本実施の形態における調光信号ＳｄとＬＥＤモジュール１０の光度との関係の第１の例を示すグラフである。

図６に示されるように、従来のＬＥＤ駆動装置では、上述のように、ＰＷＭ信号Ｓｐのオンデューティを小さくするには限界あるため、調光信号Ｓｄの大きさ（調光電圧ということがある）を一定の範囲（一例として、図６に示される範囲Ｖｍ〜Ｖｎ）でしか変化させることができなかった。そのため、ＬＥＤモジュール１０の光度も、調光電圧に応じた範囲（一例として、図６に示される範囲Ｉｍ〜Ｉｎ）でしか変化させることができなかった。換言すると、図６に示される場合、ＰＷＭ信号Ｓｐのオンデューティの調整限界値（最小）においては調光電圧Ｖｎとなり、調光電圧はＶｎより小さくできない。したがって、光度はＩｎが最小値となる。

これに対し、本実施の形態においては、ＬＥＤモジュール１０の光度を調整できる範囲すなわち調光範囲を広くすることができる。例えば、図７においては、ＰＷＭ信号Ｓｐのオンデューティ調整可能範囲の外（低い調光度領域）で調光信号調整回路６を動作させた場合の動作例が示されている。すなわち、分圧回路部７ａ，７ｂの調整態様を、調光電圧Ｖｎ以上において、図５における設定「Ａ」とし、調光電圧Ｖｎ未満では調整態様を設定「Ｂ」、「Ｃ」、「Ｄ」と変化させた場合の光度の変化が示されている。なお、本実施の形態においては、分圧回路部７ａの方が分圧回路部７ｂよりも調光信号Ｓｄの大きさを小さくさせることができるように構成されているものとする。

図７に示されるように、調光電圧Ｖｍ〜Ｖｎの領域では、設定「Ａ」（分圧回路部７ａ，７ｂとも動作オフ）とされている。これにより、ＰＷＭ信号Ｓｐのオンデューティの減少（すなわち調光電圧の減少）に応じて、光度は、ＩｍからＩｎまでの範囲で減少する。

調光電圧Ｖｎ〜Ｖ４の領域では、設定「Ｂ」（分圧回路部７ｂのみ動作オン）とされる。そうすると、調光電圧はＶｎから調光電圧Ｖ５まで瞬時に変わり、光度がＩｎからＩ３に下がる。その後、光度は一定となる。

調光電圧Ｖ４〜Ｖ２の領域では、設定「Ｃ」（分圧回路部７ａのみ動作オン）とされる。そうすると、調光電圧はＶ４から調光電圧Ｖ３まで瞬時に変わり、光度がＩ３からＩ２に下がる。その後、光度は一定となる。

調光電圧Ｖ２〜０の領域では、設定「Ｄ」（分圧回路部７ａ，７ｂとも動作オン）とされる。そうすると、調光電圧はＶ２から調光電圧Ｖ１まで瞬時に変わり、光度がＩ２からＩ１に下がる。その後、光度は一定となる。

このように、調光電圧がＶｎ〜０までの低い領域においても、光度を段階的に変更することができる。したがって、調光範囲を広くすることができる。

図８は、本実施の形態における調光信号ＳｄとＬＥＤモジュール１０の光度との関係の第２の例を示すグラフである。図９は、本実施の形態における調光信号ＳｄとＬＥＤモジュール１０の光度との関係の第３の例を示すグラフである。図１０は、本実施の形態における調光信号ＳｄとＬＥＤモジュール１０の光度との関係の第４の例を示すグラフである。

図８〜図１０においては、ＰＷＭ信号Ｓｐのオンデューティ調整可能範囲内で、又は調整可能範囲の内外にまたがって、調光信号調整回路６を動作させた場合について示されている。このように調光信号調整回路６を動作させることで、ＬＥＤモジュール１０の調光を多様な態様で行うことができる。

図８に示される例では、次のように調光が行われる。すなわち、調光電圧Ｖｍ〜Ｖ１１の領域では、設定「Ａ」とされている。この範囲はＰＷＭ信号Ｓｐのオンデューティの調整可能範囲内である。したがって、調光電圧の減少に応じて、光度は、ＩｍからＩ９までの範囲で減少する。

調光電圧Ｖ１１〜Ｖ９の領域では、設定「Ｂ」とされる。そうすると、調光電圧はＶ１１から調光電圧Ｖ８まで瞬時に変わり、光度がＩ９からＩ８に下がる。この範囲はＰＷＭ信号Ｓｐのオンデューティの調整可能範囲内である。したがって、調光電圧の減少（Ｖ１０〜Ｖ９）に応じて、光度は、Ｉ８からＩ７までの範囲で減少する。

調光電圧Ｖ９〜Ｖ７の領域では、設定「Ｃ」とされる。そうすると、調光電圧はＶ９から調光電圧Ｖ８まで瞬時に変わり、光度がＩ７からＩｎより小さいＩ６に下がる。この範囲はＰＷＭ信号Ｓｐのオンデューティの調整可能範囲内である。したがって、調光電圧の減少（Ｖ８〜Ｖ７）に応じて、光度は、Ｉ６からＩ５までの範囲で減少する。

調光電圧Ｖ７〜０の領域では、設定「Ｄ」とされる。そうすると、調光電圧はＶ７から調光電圧Ｖ６まで瞬時に変わり、光度がＩ５からＩ４に下がる。ここで、調光電圧がＶ６〜Ｖｎまでの範囲は、ＰＷＭ信号Ｓｐのオンデューティの調整可能範囲内である。したがって、この範囲においては、調光電圧の減少（Ｖ６〜Ｖｎ）に応じて、光度は、Ｉ４からＩ１までの範囲で減少する。調光電圧がＶｎになると、調光電圧はＶ１に設定される。そして、調光電圧Ｖ１〜０の範囲では、ＰＷＭ信号Ｓｐのオンデューティの調整可能範囲外となる。このとき、光度はＩ１で一定となる。

図９に示される例では、次のように調光が行われる。すなわち、調光電圧Ｖｍ〜Ｖ１３の領域では、設定「Ａ」とされている。この範囲はＰＷＭ信号Ｓｐのオンデューティの調整可能範囲内である。したがって、調光電圧の減少に応じて、光度は、ＩｍからＩ１１までの範囲で減少する。

調光電圧Ｖ１３〜Ｖ０の領域では、設定「Ｄ」とされる。そうすると、調光電圧はＶ１３から調光電圧Ｖ１２まで瞬時に変わり、光度がＩ１１からＩｎより小さいＩ１０に大幅に下がる。ここで、調光電圧がＶ１２〜Ｖｎまでの範囲は、ＰＷＭ信号Ｓｐのオンデューティの調整可能範囲内である。したがって、この範囲においては、調光電圧の減少（Ｖ１２〜Ｖｎ）に応じて、光度は、Ｉ１０からＩ１までの範囲で減少する。調光電圧がＶｎになると、調光電圧はＶ１に設定される。そして、調光電圧Ｖ１〜０の範囲では、光度はＩ１で一定となる。

図１０に示される例では、次のように調光が行われる。すなわち、調光電圧Ｖｍ〜Ｖ１８の領域では、設定「Ａ」とされている。この範囲はＰＷＭ信号Ｓｐのオンデューティの調整可能範囲内である。したがって、調光電圧の減少に応じて、光度は、ＩｍからＩ１５までの範囲で減少する。

調光電圧Ｖ１８〜Ｖ１６の領域では、設定「Ｂ」とされる。そうすると、調光電圧はＶ１８から調光電圧Ｖ１７まで瞬時に変わり、光度がＩ１５からＩ１４に下がる。この範囲はＰＷＭ信号Ｓｐのオンデューティの調整可能範囲内である。したがって、調光電圧の減少（Ｖ１７〜Ｖ１６）に応じて、光度は、Ｉ１４から、Ｉｎより小さいＩ１３までの範囲で減少する。

調光電圧Ｖ１６〜Ｖ１４の領域では、設定「Ｃ」とされる。そうすると、調光電圧はＶ１６から調光電圧Ｖ１５まで瞬時に変わり、光度がＩ１３からＩ１２に下がる。ここで、調光電圧がＶ１５〜Ｖｎまでの範囲は、ＰＷＭ信号Ｓｐのオンデューティの調整可能範囲内である。したがって、この範囲においては、調光電圧の減少（Ｖ１５〜Ｖｎ）に応じて、光度は、Ｉ１２からＩ２までの範囲で減少する。調光電圧がＶｎになると、調光電圧はＶ３に設定される。調光電圧Ｖ３〜Ｖ１４の範囲は、ＰＷＭ信号Ｓｐのオンデューティの調整可能範囲外である。このとき、光度はＩ２で一定となる。

調光電圧Ｖ１４〜０の領域では、設定「Ｄ」とされる。そうすると、調光電圧はＶ１４から調光電圧Ｖ１まで瞬時に変わり、光度がＩ２からＩ１に下がる。その後、光度はＩ１のまま一定である。

このように、本実施の形態では、ＰＷＭ信号Ｓｐのオンデューティ調整と、２ビットの（２つの分圧回路部７ａ，７ｂによる）調光信号Ｓｄの調整との組み合わせとの両方によって、ＬＥＤモジュール１０の調光制御を行うことができる。これにより、ＰＷＭ信号Ｓｐのオンデューティ調整可能範囲より低い範囲においても、ＬＥＤモジュール１０の調光を行うことができる。また、従来のＰＷＭ信号Ｓｐの最小値（限界値）における光度Ｉｎよりも低い光度の範囲（図７〜１０においてＩｎ〜Ｉ１の範囲）で、調光電圧に応じて任意の光度に調光でき、調光の自由度を高めることができる。したがって、照明器具５０を、ユーザの好みに応じて幅広い調光ができるものとすることができる。また、ＰＷＭ信号Ｓｐのオンデューティ調整可能範囲内であっても、調整信号調整回路６を動作させることにより、信号変換回路５単独では調整できない大きさの光度に設定することができる。これにより、調光特性の自由度が増す。

［第２の実施の形態］

第２の実施の形態においては、２つのＬＥＤモジュールと、２つのＬＥＤ駆動装置とが用いられる点が、第１の実施の形態とは相違する。ＬＥＤモジュールやＬＥＤ駆動装置の構成の細部は、大まかに、第１の実施の形態と同じであるため、ここでの説明を繰り返さないことがある。

図１１は、第２の実施の形態に係る照明器具１００の構成を示すブロック図である。

図１１に示されるように、照明器具１００は、２つのＬＥＤモジュール１０ａ，１０ｂと、それぞれのＬＥＤモジュール１０ａ，１０ｂを駆動する２つのＬＥＤ駆動装置１ａ，１ｂと、ＬＥＤ駆動装置１ａ，１ｂに調光指示信号Ｓａｄを出力する調光制御装置２０とを備えている。

ＬＥＤ駆動装置１ａ，１ｂは、１つの調光制御部３ａを共有している。すなわち、ＬＥＤ駆動装置１ａは、調光制御部３ａと、調光信号生成回路４ａと、ＤＣ／ＤＣコンバータ２ａとを有している。ＬＥＤ駆動装置１ｂは、調光制御部３ａと、調光信号生成回路４ｂと、ＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂとを有している。ＬＥＤ駆動装置１ａは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２ａからＬＥＤモジュール１０ａに出力電圧Ｖｏ１を供給し、ＬＥＤモジュール１０ａを駆動する。ＬＥＤ駆動装置１ｂは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂからＬＥＤモジュール１０ｂに出力電圧Ｖｏ２を供給し、ＬＥＤモジュール１０ｂを駆動する。

調光信号生成回路４ａ，４ｂは、それぞれ、第１の実施の形態における調光信号生成回路４と同一の構成を有している。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２ａ，２ｂは、それぞれ、第１の実施の形態におけるＤＣ／ＤＣコンバータ２と同一の構成を有している。

調光制御部３ａは、調光指示信号Ｓａｄに基づいて、ＰＷＭ信号Ｓｐ１及び制御信号Ｓｃ１を調光信号生成回路４ａに、ＰＷＭ信号Ｓｐ２及び制御信号Ｓｃ２を調光信号生成回路４ｂに、それぞれ出力する。調光信号生成回路４ａは、調光信号Ｓｄ１を、ＤＣ／ＤＣコンバータ２ａに出力する。調光信号生成回路４ｂは、調光信号Ｓｄ２を、ＤＣ／ＤＣコンバータ２ｂに出力する。

第２の実施の形態においては、ＬＥＤモジュール１０ａの色温度と、ＬＥＤモジュール１０ｂの色温度とは異なっている。すなわち、照明器具１００は、色温度の異なる２つのＬＥＤ光源を用いて、それぞれの色温度を調整して相対色温度の調整（調色）を行えるものである。例えば、ＬＥＤモジュール１０ａが備えるＬＥＤの色温度は、６，５００Ｋ（ケルビン）であり、ＬＥＤモジュール１０ｂが備えるＬＥＤの色温度は、２，７００Ｋである。

図１２は、照明器具１００における各ＬＥＤモジュール１０ａ，１０ｂの色温度と照度との関係を示す図である。

第２の実施の形態においては、ＬＥＤ駆動装置１ａ，１ｂは、それぞれ、ＰＷＭ信号Ｓｐ１，Ｓｐ２のオンデューティの最小調整限界値以下においても調光度を小さくすることができる。そのため、照明器具１００において、それぞれの単一光源の色温度域において、有効とする一方のＬＥＤモジュールの照度を下げたときに、他方のＬＥＤモジュールの色温度の影響が従来より小さくなる。したがって、単一光源の色温度にできる限り近似する相対色温度に調整することができ、結果として、色温度調整範囲を広くすることができる。これにより、より自然な調光、調色が可能となる。

図１２に示されるように、ＬＥＤモジュール１０ａのみを有効として照度を変化させた場合、色温度に対する照度の変化曲線は、従来の曲線Ｌａ０（破線）から曲線Ｌａ１（実線）のようにすることができる。すなわち、照度の調整最小値（Ｍｉｎ）において、相対色温度をＸ３から、６５００Ｋにより近いＸ４にすることができる。換言すると、従来と比較して、照度の調整最小値において、Ｘ３からＸ４までの色温度の範囲でも、色温度を調整できるようになる。

同様に、ＬＥＤモジュール１０ｂのみを有効として照度を変化させた場合、色温度に対する照度の変化曲線は、従来の曲線Ｌｂ０（破線）から曲線Ｌｂ１（実線）のようにすることができる。そのため、照度の調整最小値において、相対色温度をＸ２から、２７００Ｋにより近いＸ１にすることができる。すなわち、従来と比較して、照度の調整最小値において、Ｘ２からＸ１までの色温度の範囲でも、色温度を調整できるようになる。

［その他］

照明器具の構成は、上述の実施の形態に限定されない。例えば、１つのＬＥＤ駆動装置で複数のＬＥＤモジュールを駆動する構成、ＬＥＤ駆動装置のそれぞれが調光制御部を個別に備える構成、ＬＥＤ駆動装置が３つ以上ある構成など、様々な構成とすることができる。

ＬＥＤ駆動装置の各回路は、上述の実施の形態とは異なる回路素子を用いて構成されていてもよい。

調光信号生成回路の回路構成は、上記の実施の形態に限定されない。例えば、調光信号調整回路が備える分圧回路部は、２つに限定されず、少なくとも１つあるいは複数であればよい。

調光信号とＬＥＤモジュールの光度との関係は、上述の図で示される具体例のようなものに限定されない。分圧回路部の動作状態を自由に制御することで、様々な制御が可能である。また、分圧回路部の個数を増やすことでより詳細な調整が可能となる。

ＬＥＤモジュールの構成は上述のものに限定されない。ＬＥＤユニットを構成するＬＥＤの数は１個以上であればよいし、並列接続されるＬＥＤユニットの数は１個以上であればよい。例えば、ＬＥＤモジュールの数は、３つより多くてもよい。

ＬＥＤ駆動装置には、上述のようなＤＣ／ＤＣコンバータ、調光制御部、調光信号生成回路などに加えて、別の回路が設けられていてもよい。また、ＬＥＤ駆動装置において、ＬＥＤモジュールに駆動電力を出力する駆動回路部の構成も、直流電源及びＤＣ／ＤＣコンバータに限られない。例えば、交流電源とＡＣ／ＤＣコンバータが用いられていてもよい。

また、本発明に係るＬＥＤ駆動装置は、空間を照らす照明器具に用いられるものに限られない。例えば、本発明に係るＬＥＤ駆動装置は、種々の装置のバックライトとして用いられる照明器具に用いられてもよい。また、本発明は、ＬＥＤを利用して特定用途の光線を照射するような器具や、ＬＥＤによる光そのものにより情報を表示、伝達するような器具など、種々の装置において適用可能である。

上述の実施の形態における処理は、ソフトウェアによって行っても、ハードウェア回路を用いて行ってもよい。

上述の実施の形態における処理を実行するプログラムを提供することもできるし、そのプログラムをＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、メモリカードなどの記録媒体に記録してユーザに提供することにしてもよい。プログラムはインターネットなどの通信回線を介して、装置にダウンロードするようにしてもよい。上記のフローチャートに基づく文章で説明された処理は、そのプログラムに従ってＣＰＵなどにより実行される。

上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，１ａ，１ｂ ＬＥＤ駆動装置
２，２ａ，２ｂ ＤＣ／ＤＣコンバータ（駆動回路部の一例）
３，３ａ 調光制御部
４，４ａ，４ｂ 調光信号生成回路
５ 信号変換回路
６ 調光信号調整回路
７ａ，７ｂ 分圧回路部
１０，１０ａ，１０ｂ ＬＥＤモジュール
１１，１２ ＬＥＤユニット
２０ 調光制御装置
５０，１００ 照明器具
Ｓａｄ 調光指示信号
Ｓｃ，Ｓｃ１，Ｓｃ２ 制御信号
Ｓｄ，Ｓｄ１，Ｓｄ２ 調光信号
Ｓｐ，Ｓｐ１，Ｓｐ２ ＰＷＭ信号

Claims (6)

1. 調光指示信号に基づいてＬＥＤ（発光ダイオード）モジュールの調光動作を行うＬＥＤ駆動装置であって、
   前記ＬＥＤモジュールに駆動電力を出力する駆動回路部と、
   前記調光指示信号が入力され、その調光指示信号に基づいてＰＷＭ（パルス幅変調）信号を生成する調光制御部と、
   前記ＰＷＭ信号のオンデューティが所定値より大きいとき、前記調光制御部により生成されたＰＷＭ信号を、そのオンデューティに対応する直流電圧信号に変換し、その直流電圧信号を調光信号として前記駆動回路部に出力する調光信号生成回路とを備え、
   前記調光制御部は、前記ＰＷＭ信号のオンデューティが前記所定値以下であるとき、前記直流電圧信号を調整するための制御信号を前記調光信号生成回路に出力し、
   前記調光信号生成回路は、前記ＰＷＭ信号のオンデューティが前記所定値以下であるとき、前記制御信号に応じて前記直流電圧信号の大きさを調整し、調整した直流電圧信号を調光信号として前記駆動回路部に出力する、ＬＥＤ駆動装置。
2. 前記調光信号生成回路は、
   前記ＰＷＭ信号を前記直流電圧信号に変換するとともに、前記調光信号を前記駆動回路部に出力する信号変換回路と、
   前記調光制御部から入力された制御信号に応じて前記直流電圧信号の大きさを調整し、前記信号変換回路から出力される前記調光信号の大きさを調整する調光信号調整回路とを備える、請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。
3. 前記調光信号調整回路は、前記制御信号に応じて複数通りの調整態様で動作し、
   前記調光制御部が前記ＰＷＭ信号のオンデューティの大きさと前記調光信号調整回路の調整態様との組み合わせを変化させることにより、前記調光信号生成回路が前記直流電圧信号の大きさを変化させる、請求項２に記載のＬＥＤ駆動装置。
4. 前記調光信号調整回路は、少なくとも１つの分圧回路部を備え、前記調光制御部から出力された制御信号に応じて前記少なくとも１つの分圧回路部の動作を制御することにより、前記直流電圧信号の大きさを調整する、請求項２又は３に記載のＬＥＤ駆動装置。
5. 前記調光信号調整回路は、複数の分圧回路部を備え、前記調光制御部から前記複数の分圧回路部のそれぞれに入力される制御信号に応じて前記複数の分圧回路部のうち動作する分圧回路部の組み合わせが変化することにより、前記直流電圧信号の大きさを調整する、請求項２から４のいずれか１項に記載のＬＥＤ駆動装置。
6. １個以上のＬＥＤを直列に接続したＬＥＤユニット単体からなる１つ以上のＬＥＤモジュール又は前記ＬＥＤユニットが複数並列に接続されてなる１つ以上のＬＥＤモジュールと、
   前記１つ以上のＬＥＤモジュールのそれぞれを駆動する請求項１から５のいずれか１項に記載の１つ以上のＬＥＤ駆動装置と、
   前記１つ以上のＬＥＤ駆動装置のそれぞれに前記調光指示信号を出力する調光制御装置とを備える、照明器具。

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