JP6119080B2 - 点灯装置及びそれを用いた照明システム - Google Patents

Description

本発明は、発光素子から成る負荷の調光及び調色を行う点灯装置及びそれを用いた照明システムに関する。

従来から、照明光の光色（色温度）を可変とした色温度可変照明装置が種々提供されており、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の色温度可変照明装置は、光色が異なる複数の光源を有する照明光源と、これら複数の光源を個別且つ任意の光量で発光させる駆動手段とを備える。また、この色温度可変照明装置は、照明光源から照射される照明光の色温度が、コントローラで受け付ける操作入力に応じた色温度となるように照明光源の各光源の光量を決定する決定手段を備える。

駆動手段は、それぞれの光源を決定手段が決定した光量で発光させる。そして、決定手段は、操作入力の変化量と、操作入力の変化量に対応する照明光の逆数色温度の差分とが比例関係を持つように各光源の光量を決定する。これにより、この色温度可変照明装置では、操作入力の変化量と実際に認識される照明光の色温度変化との間に違和感が生じ難くなっている。

特開２０１０−１７６９８６号公報

ここで、一般的に、色温度可変照明装置などの点灯装置を起動する際には、コントローラで指定する光量及び色温度がどのような値であっても、先ずは照明光源を初期状態で点灯させ、その後、指定する光量及び色温度となるように制御する。これは、点灯装置の起動に対してコントローラからの入力が遅れた場合に、照明光源が瞬間的に全点灯してしまうのを回避するためである。

しかしながら、上記従来例の色温度可変照明装置では、以下のような問題が生じる虞があった。例えば、コントローラで５０００Ｋの色温度を指定していた場合、装置が起動する際には、先ず照明光源を初期状態で点灯させ、その後、目標の色温度である５０００Ｋとなるように照明光源の制御を行う。つまり、初期状態での照明光源の色温度が仮に２０００Ｋであれば、照明光源の色温度が２０００Ｋから５０００Ｋへと変動することになる。このため、装置の起動時における照明光源の色温度が、利用者が期待する照明光源の色温度とは異なることになり、利用者が視覚的に違和感を覚える虞があった。

本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、装置の起動時に利用者が視覚的に違和感を覚えるのを回避することのできる点灯装置及びそれを用いた照明システムを提供することを目的とする。

本発明の点灯装置は、発光素子から成る負荷に点灯電力を供給する電力供給部と、外部から与えられる指令値と前記負荷の光量及び色温度との対応関係を規定する第１出力特性に沿うように前記電力供給部を制御することで前記負荷の光量及び色温度を制御する制御部とを備え、前記制御部は、装置の起動時において、前記負荷の光量及び色温度が第２出力特性に沿うように前記電力供給部を制御し、且つ前記指令値に基づいて前記負荷の点灯初期の色温度を決定し、前記第２出力特性は、前記指令値と前記負荷の光量及び色温度との対応関係が前記第１出力特性と異なることを特徴とする。

この点灯装置において、前記制御部は、装置の起動時において、前記指令値で指定される前記負荷の光量が閾値以下であれば、前記負荷の光量及び色温度が前記第１出力特性に沿うように前記電力供給部を制御することが好ましい。

この点灯装置において、前記第２出力特性は、前記負荷の点灯初期の色温度が、前記指令値で指定される色温度よりも小さくなる関係を満たすことが好ましい。

本発明の照明システムは、上記何れかの点灯装置と、前記負荷とを備えて構成され、前記負荷は、それぞれ前記発光素子を有する複数の光源部から成り、前記複数の光源部は、それぞれ互いに色温度が異なることを特徴とする。

本発明は、制御部は、装置が起動すると、負荷の光量及び色温度が第１出力特性とは異なる第２出力特性に沿うように各電力供給部を制御し、且つ指令値に基づいて負荷の点灯初期の色温度を決定する。このため、本発明では、目標となる負荷の色温度と、装置の起動時における負荷の点灯初期の色温度との差が小さくなるため、利用者が視覚的な違和感を覚えるのを回避することができる。

本発明の実施形態に係る点灯装置を示す図で、（ａ）は回路概略図で、（ｂ）は動作説明図である。 （ａ）は同上の点灯装置における第１光源部に供給する負荷電流とデューティ比との相関図で、（ｂ）は同上の点灯装置における第２光源部に供給する負荷電流とデューティ比との相関図である。 本発明の実施形態に係る点灯装置の他の構成における動作説明図である。

本発明の実施形態に係る点灯装置１は、発光ダイオード２００，２１０（発光素子）から成る負荷２に点灯電力を供給する第１電力供給部１３及び第２電力供給部１４（電力供給部）を備える。また、本実施形態の点灯装置１は、外部から与えられる指令値と負荷２の光量及び色温度との対応関係を規定する第１出力特性に沿うように各電力供給部１３，１４を制御することで負荷２の光量及び色温度を制御する制御部１２を備える。

制御部１２は、点灯装置１（装置）の起動時において、負荷２の光量及び色温度を第２出力特性に沿うように各電力供給部１３，１４を制御し、且つ指令値に基づいて負荷２の点灯初期の色温度を決定する。第２出力特性は、指令値と負荷２の光量及び色温度との対応関係が第１出力特性と異なる。

以下、本発明の実施形態に係る点灯装置１について図面を用いて説明する。本実施形態の点灯装置１は、図１（ａ）に示すように、整流部１０と、電力変換部１１と、制御部１２と、第１電力供給部１３と、第２電力供給部１４と、検出部１５と、信号入力部１６とを備える。点灯装置１は、負荷２に点灯電力を供給することで負荷２を点灯させる。負荷２は、互いに異なる色温度で発光する第１光源部２０及び第２光源部２１で構成される。

本実施形態の点灯装置１は、コントローラ３で操作することができる。コントローラ３は、商用電源ＡＣ１と点灯装置１との間の通電を入／切するためのスイッチ３０と、利用者の操作により負荷２の光量及び色温度の指令値を変化させる摘み３１とを備える。コントローラ３は、摘み３１の操作に基づいてＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号である指令信号を出力する。この指令信号のデューティ比（すなわち、指令値）は、摘み３１の回転角度を変えることにより変化させることができる。

以下、本実施形態の点灯装置１の各部について説明する。

第１光源部２０は、低い色温度（ここでは、２０００Ｋ）で発光する複数（図示では４個）の発光ダイオード２００で構成される。なお、第１光源部２０は、図１（ａ）に示すように、２個の発光ダイオード２００の直列回路を１組として２組を並列に接続した構成となっているが、第１光源部２０の構成はこれに限定されるものではない。

第２光源部２１は、高い色温度（ここでは、８０００Ｋ）で発光する複数（図示では２個）の発光ダイオード２１０で構成される。なお、第２光源部２１は、図１（ａ）に示すように、２個の発光ダイオード２１０の直列回路で構成されているが、第２光源部２１の構成はこれに限定されるものではない。例えば、第１光源部２０の発光ダイオード２００の数と、第２光源部２１の発光ダイオード２１０の数とが同じであってもよい。

整流部１０は、例えばダイオードブリッジから成り、商用電源（外部電源）ＡＣ１からの交流電圧を、脈流を含んだ電圧に変換して出力する。電力変換部１１は、例えばＡＣ／ＤＣコンバータ回路から成り、整流部１０の出力電圧を直流電圧に変換して出力する。

第１電力供給部１３は、例えばＤＣ／ＤＣコンバータ回路から成り、電力変換部１１の出力電圧を変換して第１光源部２０に負荷電圧を印加する。これにより、第１光源部２０の各発光ダイオード２００に負荷電流が流れ、第１光源部２０が点灯する。第２電力供給部１４は、例えばＤＣ／ＤＣコンバータ回路から成り、電力変換部１１の出力電圧を変換して第２光源部２１に負荷電圧を印加する。これにより、第２光源部２１の各発光ダイオード２１０に負荷電流が流れ、第２光源部２１が点灯する。

制御部１２は、例えばマイコンから成り、コントローラ３からの指令信号のデューティ比に基づいて負荷２の光量及び色温度を変更する制御を実行する。具体的には、制御部１２は、指令信号のデューティ比に基づいて第１電力供給部１３及び第２電力供給部１４を制御することで、各光源部２０，２１に供給する負荷電流をそれぞれ制御する。これにより、制御部１２は、互いに色温度の異なる各光源部２０，２１の光量の比率を制御することで、負荷２全体の光量と色温度とを制御する。

検出部１５は、商用電源ＡＣ１から整流部１０へ供給される交流電圧を検出し、商用電源ＡＣ１と点灯装置１との間の通電状態を示す検出信号を制御部１２に出力する。制御部１２は、検出信号を監視することで、商用電源ＡＣ１と点灯装置１との通電状態に基づく制御を実行する。例えば、制御部１２は、検出信号により商用電源ＡＣ１と点灯装置１との間が一時的に遮断されたと判断すると、負荷２が予め定められた色温度となるように制御する。また、制御部１２は、検出信号により商用電源ＡＣ１と点灯装置１との間が通電した（すなわち、点灯装置１が起動した）と判断すると、起動時の制御を実行する。

信号入力部１６は、外部からの指令信号を受信し、指令信号を制御部１２の入力に適した信号に変換する。本実施形態の点灯装置１では、信号入力部１６は、コントローラ３からの指令信号を受信する。

以下、本実施形態の点灯装置１の動作について図２を用いて説明する。図２（ａ）に示すように、負荷２の光量が小さい領域（指令信号のデューティ比が４０％〜１００％の領域）では、制御部１２は、第１光源部２０に供給する負荷電流がデューティ比の低下に伴って増大するように第１電力供給部１３を制御する。一方、負荷２の光量が大きい領域（指令信号のデューティ比が５％〜４０％の領域）では、制御部１２は、第１光源部２０に供給する負荷電流がデューティ比の低下に伴って減少するように第１電力供給部１３を制御する。また、図２（ｂ）に示すように、制御部１２は、第２光源部２１に供給する負荷電流がデューティ比の低下に伴って増大するように第２電力供給部１４を制御する。

上記のように制御部１２が各電力供給部１３，１４を制御することで、負荷２の光量及び色温度は、図１（ｂ）の実線で示す第１出力特性に沿って変動する。ここで、「第１出力特性」とは、指令値と、負荷２の光量及び色温度との対応関係を規定するものである。具体的には、負荷２の定格の光量を１００％としたときに、光量が０．５％から５％の間で変動する領域では、制御部１２は、負荷２の色温度が２０００Ｋで一定となるように各電力供給部１３，１４を制御する。また、光量が５％から１００％の間で変動する領域では、制御部１２は、負荷２の色温度が光量の増減に伴って２０００Ｋから２８００Ｋの間で変動するように各電力供給部１３，１４を制御する。そして、光量が１００％から１１０％の間で変動する領域では、制御部１２は、負荷２の色温度が光量の増減に伴って２８００Ｋから５０００Ｋの間で変動するように各電力供給部１３，１４を制御する。

例えば、コントローラ３の摘み３１を指令信号のデューティ比が９５％となる位置まで回転させた場合、デューティ比が８０％になったときに光量は５％となり、色温度は２０００Ｋに到達する。デューティ比が９２％となったときに光量は０．５％となるが、色温度は２０００Ｋで一定である。そして、デューティ比が９２％を超えると光量が０となる。また、コントローラ３の摘み３１を指令信号のデューティ比が４０％となる位置まで回転させた場合、負荷２の光量は１００％、色温度は２８００Ｋとなる。また、コントローラ３の摘み３１を指令信号のデューティ比が５％となる位置まで回転させた場合、負荷２の光量は１１０％、色温度は５０００Ｋとなる。なお、２０００Ｋ〜２８００Ｋの範囲における負荷２の色温度の変化を強調するために、図１（ｂ）に示す横軸では、色温度の目盛を等間隔に振っていない。

ここで、発明が解決しようとする課題でも既に述べたように、制御部１２が、点灯装置１の起動時において、負荷２の光量及び色温度が第１出力特性に沿うように各電力供給部１３，１４を制御した場合、以下のような問題を生じ得る。例えば、コントローラ３により負荷２の光量を１１０％に指定した状態で点灯装置１を起動した場合を考える。この場合、負荷２の光量及び色温度が第１出力特性に沿うように制御部１２が制御を行うと、目標となる色温度である５０００Ｋよりも大幅に低い２０００Ｋの色温度で負荷２が先ず点灯し、その後目標となる色温度に達することになる。このため、利用者は色温度の高い昼白色に近い光を期待しているのにも関わらず、色温度の低い電球色に近い光で負荷２が点灯するため、利用者が視覚的に違和感を覚えるという虞があった。

そこで、本実施形態の点灯装置１では、制御部１２は、点灯装置１が起動すると、負荷２の光量及び色温度が第２出力特性に沿うように各電力供給部１３，１４を制御する。第２出力特性は、指令信号のデューティ比（指令値）と負荷２の光量及び色温度との対応関係が、第１出力特性とは異なっている。また、制御部１２は、点灯装置１の起動時における指令信号のデューティ比（指令値）に基づいて、負荷２の点灯初期の色温度を決定する。特に、本実施形態の点灯装置１では、制御部１２は、目標となる負荷２の色温度よりも所定値（ここでは、８００Ｋ）だけ低い色温度が負荷２の点灯初期の色温度となるように、各電力供給部１３，１４を制御する。

例えば、コントローラ３により負荷２の光量を１０５％に指定した状態で点灯装置１を起動した場合を考える。この場合の目標となる色温度は３６００Ｋであるので、制御部１２は、点灯初期の色温度を２８００Ｋに決定する。そして、制御部１２は、２８００Ｋの色温度で負荷２が点灯するように各電力供給部１３，１４を制御する。その後、制御部１２は、負荷２の光量及び色温度が図１（ｂ）の破線（１）に示す第２出力特性に沿うように各電力供給部１３，１４を制御する。

また、コントローラ３により負荷２の光量を１１０％に指定した状態で点灯装置１を起動した場合を考える。この場合の目標となる色温度は５０００Ｋであるので、制御部１２は、点灯初期の色温度を４２００Ｋに決定する。そして、制御部１２は、４２００Ｋの色温度で負荷２が点灯するように各電力供給部１３，１４を制御する。その後、制御部１２は、負荷２の光量及び色温度が図１（ｂ）の破線（２）に示す第２出力特性に沿うように各電力供給部１３，１４を制御する。

上述のように、本実施形態の点灯装置１では、制御部１２は、点灯装置１が起動すると、負荷２の光量及び色温度が、第１出力特性とは異なる第２出力特性に沿うように各電力供給部１３，１４を制御する。また、制御部１２は、指令値に基づいて負荷２の点灯初期の色温度を決定する。このため、コントローラ３により指定した目標となる負荷２の色温度と、点灯装置１の起動時における負荷２の点灯初期の色温度との差が小さくなるため、利用者が視覚的な違和感を覚えるのを回避することができる。

なお、負荷２の光量が０．５％から１００％の間で変動する場合は、負荷２の色温度は２０００Ｋから２８００Ｋの間で変動するため、利用者が視覚的な違和感を覚え難い。そこで、装置の起動時において、指令値で指定される負荷２の光量が閾値以下であれば、制御部１２は、負荷２の光量及び色温度が第１出力特性に沿うように各電力供給部１３，１４を制御してもよい。ここでは、「指令値で指定される負荷２の光量が閾値以下である」とは、コントローラ３により負荷２の光量を１００％以下で指定した状態であることに相当する。

また、本実施形態の点灯装置１では、第２出力特性は、負荷２の点灯初期の色温度が指令値で指定される色温度よりも小さくなる関係を満たしているが、第２出力特性の態様はこれに限定されるものではない。

ところで、装置の起動時において、各電力供給部１３，１４の制御のバラつきにより、色温度の高い第２光源部２１に供給される負荷電流が、色温度の低い第１光源部２０に供給される負荷電流よりも先に流れる場合がある。この場合、コントローラ３により指定した目標となる負荷２の色温度よりも高い色温度で負荷２が瞬間的に点灯するため、利用者が視覚的に大きな違和感を覚える虞がある。例えば、コントローラ３により指定した目標となる負荷２の色温度が３６００Ｋの場合を考える。このとき、装置の起動時において、各電力供給部１３，１４の制御のバラつきにより第２光源部２１が先に点灯すると、負荷２が３６００Ｋよりも高い８０００Ｋの色温度で点灯してしまう。

そこで、制御部１２は、装置の起動時において、第１光源部２０を先に点灯させた後に第２光源部２１を点灯させるように各電力供給部１３，１４を制御してもよい。以下、この構成における点灯装置１の動作について図３を用いて説明する。例えば、コントローラ３により負荷２の光量を１０５％に指定した状態で点灯装置１を起動した場合を考える。この場合、制御部１２は、負荷２の点灯初期の色温度を２８００Ｋに決定する。そして、制御部１２は、先ず第１光源部２０が調光下限である０．５％の光量で点灯するように第１電力供給部１３を制御する。次に、制御部１２は、第２光源部２１を点灯させ、且つ負荷２の色温度が２８００Ｋとなるように各電力供給部１３，１４を制御する。その後、制御部１２は、負荷２の光量及び色温度が図３の破線（３）に示す第２出力特性に沿うように各電力供給部１３，１４を制御する。

また、コントローラ３により負荷２の光量を１１０％に指定した状態で点灯装置１を起動した場合を考える。この場合、制御部１２は、負荷２の点灯初期の色温度を４２００Ｋに決定する。そして、制御部１２は、先ず第１光源部２０が調光下限である０．５％の光量で点灯するように第１電力供給部１３を制御する。次に、制御部１２は、第２光源部２１を点灯させ、且つ負荷２の色温度が４２００Ｋとなるように各電力供給部１３，１４を制御する。その後、制御部１２は、負荷２の光量及び色温度が図３の破線（４）に示す第２出力特性に沿うように各電力供給部１３，１４を制御する。

この構成では、装置の起動時において、各電力供給部１３，１４の制御にバラつきが生じたとしても、色温度の低い第１光源部２０の点灯後に色温度の高い第２光源部２１が点灯する。このため、この構成では、装置の起動時において、利用者が視覚的な違和感を覚えるのを回避し易くすることができる。なお、制御部１２は、負荷２の色温度が点灯初期の色温度に達するまでは、負荷２の光量を可能な限り抑えるように各電力供給部１３，１４を制御するのが望ましい。

ここで、本発明の実施形態に係る照明システムは、上記各実施形態のうち何れかの点灯装置１と、負荷２とで構成される。負荷２は、例えば既に述べたように第１光源部２０と、第２光源部２１とで構成される。勿論、更に多くの光源部から負荷２を構成してもよい。この場合、各光源部は、それぞれ互いに色温度が異なるのが望ましい。この構成は、例えば光源部毎に色温度が互いに異なる発光素子を用いることで実現することができる。また、この構成は、例えば各光源部で同じ色温度の発光素子を用い、発光素子の発する光の波長を変換する変換部材を光源部毎に異ならせることでも実現することができる。なお、本実施形態の照明システムに、コントローラ３を含めてもよい。

１ 点灯装置
１２ 制御部
１３ 第１電力供給部
１４ 第２電力供給部
２ 負荷
２０ 第１光源部
２００ 発光ダイオード（発光素子）
２１ 第２光源部
２１０ 発光ダイオード（発光素子）

Claims (4)

1. 発光素子から成る負荷に点灯電力を供給する電力供給部と、外部から与えられる指令値と前記負荷の光量及び色温度との対応関係を規定する第１出力特性に沿うように前記電力供給部を制御することで前記負荷の光量及び色温度を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、装置の起動時において、前記負荷の光量及び色温度が第２出力特性に沿うように前記電力供給部を制御し、且つ前記指令値に基づいて前記負荷の点灯初期の色温度を決定し、
   前記第２出力特性は、前記指令値と前記負荷の光量及び色温度との対応関係が前記第１出力特性と異なることを特徴とする点灯装置。
2. 前記制御部は、装置の起動時において、前記指令値で指定される前記負荷の光量が閾値以下であれば、前記負荷の光量及び色温度が前記第１出力特性に沿うように前記電力供給部を制御することを特徴とする請求項１記載の点灯装置。
3. 前記第２出力特性は、前記負荷の点灯初期の色温度が、前記指令値で指定される色温度よりも小さくなる関係を満たすことを特徴とする請求項１又は２記載の点灯装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載の前記点灯装置と、前記負荷とを備えて構成され、
   前記負荷は、それぞれ前記発光素子を有する複数の光源部から成り、
   前記複数の光源部は、それぞれ互いに色温度が異なることを特徴とする照明システム。

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