JP6272725B2 - 照明装置および照明システム - Google Patents

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本発明は、照明装置および照明システムに関する。詳しくは、配光特性が異なる照明ユニットを備えた照明装置および照明システムに関する。
近年、高輝度LEDを照明用の光源とした照明装置が知られている。このような照明装置において、配光特性が異なるLEDユニットを備えた照明装置がある。照明装置は、それぞれのLEDユニットの光出力を変更することで照射範囲の全域を照らしている状態から、照射範囲のうち特定の照射範囲の照度を維持したままその他の照射範囲の照度を低くして、所望の範囲のみを明るく照らすことができるものである。例えば特許文献1のごとくである。
特開2011−171071号公報
特許文献1に記載されている照明装置は、照射範囲がせまい局所照明ユニットと照射範囲が広い全般照明ユニットとの光出力をそれぞれ変更できるが、全般照明ユニットの光出力がしきい出力よりも低くなるまで局所照明ユニットの光出力を最大出力に保つように構成されている。つまり、照明装置は、全般照明ユニットの光出力がしきい出力に到達するまで局所照明ユニットの照射範囲における照度と全般照明ユニットの照射範囲における照度との差が増大する。そして、照明装置は、照度の差が増大した状態から局所照明ユニットの光出力が変更される。このため、照明装置は、局所照明ユニットの光出力の変化量以上に局所照明ユニットの照射範囲における照度の変化が強調され、調光が滑らかに感じられない場合があった。
本発明は係る課題を鑑みてなされたものであり、配光特性が異なる複数の照明ユニットの調光の変化がより滑らかに感じることができる照明装置および照明システムを提供することを目的とする。
即ち、本願に開示する照明装置は、調光器に接続可能な照明装置であって、配光特性が異なる複数の照明ユニットと、前記調光器からの調光情報に基づいて複数の照明ユニットの光出力をそれぞれ制御する照明ユニット制御部を備え、複数の照明ユニットのうち一の照明ユニットの光出力が最大値から基準値までの間の場合に、前記照明ユニット制御部が調光器からの導通角を基準とする調光情報を取得すると、前記一の照明ユニットの光出力と他の照明ユニットの光出力とが同時に変更され、前記一の照明ユニットの光出力が前記最大値から基準値までの間の場合における前記一の照明ユニットの光出力の単位導通角当たりの変化量と、前記一の照明ユニットの光出力が基準値未満である場合における前記一の照明ユニットの光出力の単位導通角当たりの変化量とが異なる値に設定され、前記一の照明ユニットの光出力が前記最大値から基準値までの間の場合に、前記一の照明ユニットの光出力が前記一の照明ユニットに対して定めた単位導通角当たりの変化量に応じて変更されると同時に、前記他の照明ユニットの光出力が前記他の照明ユニットに対して定めた単位導通角当たりの変化量に応じて変更され、前記一の照明ユニットの光出力が基準値未満の場合に、前記一の照明ユニットの光出力が前記基準値から最小値に変更されるまでの間は、前記他の照明ユニットの光出力がゼロまたは最小値に変更されるものである。
本願に開示する照明システムは、本願に開示する照明装置と、調光器とを備える照明システムであって、前記複数の照明ユニットのうち前記一の照明ユニットの光出力が前記最大値から基準値までの間の場合に、前記調光器からの調光情報を取得すると、前記一の照明ユニットの光出力と前記他の照明ユニットの光出力とが同時に変更されるものである。
本願に開示する照明装置によれば、配光特性が異なる複数の照明ユニットの調光の変化がより滑らかに感じることができる。
本発明の一実施形態に係る照明装置におけるLED駆動装置の概略構成図。 本発明の一実施形態に係る照明装置におけるLEDモジュールの構成図。 本発明の一実施形態に係る照明装置における調光情報である信号とPWM信号との関係を表すグラフを示す図。 (a)本発明の一実施形態に係る照明装置における調光器の値が最大値に設定された場合の電圧波形を表すグラフを示す図(b)同じく調光器の値が中間値に設定された場合の電圧波形を表すグラフを示す図(c)同じく調光器の値が最小値に設定された場合の電圧波形を表すグラフを示す図。
まず、図1から図3を用いて本発明に係る照明装置の実施の第一実施形態である照明装置1について説明する。
図1に示すように、照明装置1は、配光特性が異なる照明ユニットを光源とする照明装置である。照明装置1は、照明ユニット制御部2とLEDモジュール7とから構成されている。LEDモジュール7は、照明ユニットである第1LEDユニット7aと第2LEDユニット7bとを備える。なお、本実施形態において照明装置1は、照明ユニットが第1LEDユニット7aと第2LEDユニット7bから構成されているがこれに限定されるものではなく、配光特性が異なる照明ユニットであればよい。なお、第1LEDユニット7aは、本発明の「一の照明ユニット」の一例である。第2LEDユニット7bは、本発明の「他の照明ユニット」の一例である。また、本実施形態では、照明ユニットに備える光源としてLEDを採用したが、有機EL素子など他の光源を採用することができる。また、「一の照明ユニット」は、照明ユニットの数を特定しているものではない。また、「一の照明ユニット」と「他の照明ユニット」との間に主従関係はない。
照明ユニット制御部2は、LEDモジュール7に供給する電流を制御するものである。照明ユニット制御部2は、第1DC/DCコンバータ3、第2DC/DCコンバータ4および調光信号生成装置5を具備している。
第1DC/DCコンバータ3は、調光信号生成装置5からのPWM信号Saに基づいて所定の電流Iaを出力するものである。第1DC/DCコンバータ3は、入力端子にダイオードブリッジ6を介して交流電源ACが接続されている。第1DC/DCコンバータ3は、ダイオードブリッジ6によって全波整流された電流Iが供給されるとPWM信号Saに基づいて電流Iを所定の電流Iaに変換し、出力端子から出力できるように構成されている。
同様にして、第2DC/DCコンバータ4は、調光信号生成装置5からのPWM信号Sbに基づいて所定の電流Ibを出力するものである。第2DC/DCコンバータ4は、入力端子にダイオードブリッジ6を介して交流電源ACが接続されている。第2DC/DCコンバータ4は、ダイオードブリッジ6によって全波整流された電流Iが供給されるとPWM信号Sbに基づいて電流Iを所定の電流Ibに変換し、出力端子から出力できるように構成されている。
調光信号生成装置5は、第1DC/DCコンバータ3に伝達するPWM信号Saと第2DC/DCコンバータ4に伝達するPWM信号Sbとを生成するものである。調光信号生成装置5は、ダイオードブリッジ6を介して交流電源ACが接続されている。これにより、調光信号生成装置5は、ダイオードブリッジ6で全波整流された電圧Vを調光情報である信号Sadとして取得可能に構成されている。
調光信号生成装置5は、調光情報である信号Sad毎に設定された第1LEDユニット7aにおける調光率に関する情報であるPWM信号Saと第2LEDユニット7bにおけるPWM信号Sbが記憶されている(図3参照)。具体的には、調光信号生成装置5は、電圧Vの導通角(位相角)のデータと、導通角データに対応付けられた調光データとを含むテーブルを記憶している。調光信号生成装置5は、信号Sad(電圧V)を取得すると、その信号Sadに対応する調光データをテーブルから読み出し、読み出した調光データからPWM信号Sa・Sbを生成するように構成されている。さらに、調光信号生成装置5は、PWM信号Saを第1DC/DCコンバータ3に伝達し、PWM信号Sbを第2DC/DCコンバータ4に伝達するように構成されている。なお、本実施形態では、調光信号生成装置5は、電圧Vの導通角(位相角)を検出してPWM信号Sa及びSbを生成しているが、電圧Vの波形の振幅レベル、または電圧Vの波形の面積などを検出して、検出した値に対応する調光データを予め保持しておき、その調光データからPWM信号Sa及びSbを生成する構成にしてもよい。
LEDモジュール7は、照明ユニットである複数のLEDユニットから構成されている光源である。LEDモジュール7は、一のLEDユニットである第1LEDユニット7aと他のLEDユニットである第2LEDユニット7bとから構成されている。第1LEDユニット7aと第2LEDユニット7bとは、所定の配光特性を有するレンズ(不図示)、拡散板(不図示)、または反射板(不図示)等の光学制御部品を含んで構成されている。本実施形態では、第1LEDユニット7aはLEDとレンズとを含み、第2LEDユニット7bはLEDと拡散板と反射板とを含む。第1LEDユニット7aは、レンズによって、LED出射光の配光角度が狭角または中角に制御された光を出力する。第2LEDユニット7bは、複数のLEDを含む。また、第2LEDユニット7bは、拡散板及び反射板によって、LED出射光の配光角度が広角に制御された光を出力する。すなわち、第2LEDユニット7bは、第1LEDユニット7aよりも照射範囲が広くなるように構成されている。すなわち、LEDモジュール7は、配光特性が異なる第1LEDユニット7aと第2LEDユニット7bとから構成されている。
LEDモジュール7は、照明ユニット制御部2に接続されている。具体的には、LEDモジュール7を構成する第1LEDユニット7aのLEDが照明ユニット制御部2の第1DC/DCコンバータ3の出力端子に接続されている。同様に、LEDモジュール7を構成する第2LEDユニット7bのLEDが照明ユニット制御部2の第2DC/DCコンバータ4の出力端子に接続されている。これにより、照明ユニット制御部2の第1DC/DCコンバータ3から電流Iaが第1LEDユニット7aのLEDに供給される。同様にして、LEDモジュール7は、照明ユニット制御部2の第2DC/DCコンバータ4から電流Ibが第2LEDユニット7bのLEDに供給される。
図2(a)に示すように、LEDモジュール7は、第1LEDユニット7aのLEDと第2LEDユニット7bのLEDとが実装された少なくとも1枚の基板を備える。LEDモジュール7の基板は、第1LEDユニット7aのLEDを囲むようにしてその周囲に第2LEDユニット7bのLEDが配置されている。第1LEDユニット7aは、図2(b)における領域Aの範囲を照射し、第2LEDユニット7bは、図2(b)における領域Aと領域Bとの範囲を照射する。なお、本実施形態において、第1LEDユニット7aは、一つのLEDを含むがこれに限定するものではなく複数のLEDを含んでいてもよい。また、LEDモジュール7の基板は、第1LEDユニット7aのLEDと第2LEDユニット7bのLEDとが実装されているがこれに限定されるものではなく、互いに異なる基板上に実装してもよい。LEDモジュール7は、第1LEDユニット7aと第2LEDユニット7bとから構成されているがこれに限定されるものではなく、配光特性が異なる複数のLEDユニットから構成されていればよい。
このように構成されている照明装置1は、交流電源ACから電力が供給が供給されると、信号Sadに基づき照明ユニット制御部2の調光信号生成装置5によってPWM信号Sa・Sbを生成する。また、照明装置1は、照明ユニット制御部2の第1DC/DCコンバータ3によって電流IをPWM信号Saに基づいた電流Iaに変換し、LEDモジュール7の第1LEDユニット7aに供給する。同様に、照明装置1は、照明ユニット制御部2の第2DC/DCコンバータ4によって電流IをPWM信号Sbに基づいた電流Ibに変換し、LEDモジュール7の第2LEDユニット7bに供給する。
次に、図3を用いて、調光情報である信号SadとPWM信号Sa・Sbとの関係について説明する。信号Sadは、例えば電圧Vの導通角(位相角)に相当する。PWM信号Sa・Sbは、第1LEDユニット7a及び第2LEDユニット7bのLEDから出射する光の明るさに比例する。図2に示すように、PWM信号Sa・Sbは、信号Sad毎に第1LEDユニット7aについてのPWM信号Saと第2LEDユニット7bについてのPWM信号Sbとがそれぞれ別個に設定されている。
図3に示すように、第1LEDユニット7aについてのPWM信号Saは、信号Sadが信号Sad1であるとき、第1LEDユニット7aの光出力Waを最大にするPWM信号Sa1に設定されている。また、PWM信号Saは、信号Sadが信号Sadtであるとき、光出力Waを基準値Watと同じ値にするPWM信号Satに設定されている。さらに、PWM信号Saは、信号Sad3であるとき、光出力Waをゼロまたは最小にするPWM信号Sa3に設定されている。この際、PWM信号Saは、信号Sadが信号Sad1から信号Sadtまでの間にあるとき、光出力Waが最大値から基準値Watまで単位導通角(位相角)当たり変化量ΔWa1だけ変化するように構成されている。さらに、PWM信号Saは、信号Sadが信号Sadtから信号Sad3までの間にあるとき、光出力Waが基準値Watからゼロまたは最小値まで単位導通角(位相角)当たり変化量ΔWa2だけ変化するように構成されている。
第2LEDユニット7bについてのPWM信号Sbは、信号Sadが信号Sad1であるとき、第2LEDユニット7bの光出力Wbを最大にするPWM信号Sb1に設定されている。また、PWM信号Sbは、信号Sadが信号Sad2であるとき、光出力Wbをゼロまたは最小にするPWM信号Sb2に設定されている。この際、PWM信号Sbは、信号Sadが信号Sad1から信号Sad2までの間にあるとき、光出力Waが最大値からゼロまたは最小値まで単位導通角(位相角)当たり変化量ΔWb1だけ変化するように構成されている。なお、本実施形態において、信号Sad2は、第1LEDユニット7aの光出力Waを基準値WatにするPWM信号Satに対応する信号Sadtと同一に設定されている。
つまり、照明装置1は、調光信号生成装置5が電圧Vから信号Sadt(信号Sad2)を取得すると、第1LEDユニット7aの光出力Waを基準値Watと同じ値にし、第2LEDユニット7bの光出力Wbをゼロまたは最小にするように構成されている。なお、本実施形態において、信号Sad2と信号Sadtとを同一としたがこれに限定されるものではなく、光出力Waが基準値Watと同じ値になる信号Sadtとゼロまたは最小値になる信号Sad3との間に信号Sad2が設定されていればよい。
以下では、図1及び図4を用いて、本発明の一実施形態に係る照明装置1を含む照明システム100について説明する。図4は電圧Vの波形を示す。図4(a)は、調光器8のツマミ8aが最大値を指しているときの電圧Vの波形を示す。図4(b)は、調光器8のツマミ8aが最大値と最小値との中間値を指しているときの電圧Vの波形を示す。図4(c)は、調光器8のツマミ8aが最小値を指しているときの電圧Vの波形を示す。
図1に示すように、照明システム100は、照明装置1を構成している配光特性が異なる複数の照明ユニットの照度を任意の値に変更することができるものである。照明システム100は、照明装置1と調光器8とから構成されている。
調光器8は、交流電源ACの電圧Vの導通角(位相角)を任意に変更するものである。具体的には、調光器8は、交流電圧の半周期分の電圧波形のうちその一部を任意の割合で欠落させるものである。例えば、調光器8のツマミ8aが最大値を指しているとき、電圧Vは、図4(a)に示すように波形の欠落が無い波形となる。また、調光器8のツマミ8aが中間値を指しているとき、電圧Vは、図4(b)に示すように1/2周期ごとに波形の半分を欠落させた波形となる。また、調光器8のツマミ8aが最小値を指しているとき、電圧Vは、図4(c)に示すように1/2周期ごとに波形の3/4を欠落させた波形となる。これにより、照明ユニット制御部2の第1DC/DCコンバータ3と第2DC/DCコンバータ4は、調光器8によって波形が変調された電圧Vが印加されると同時に、調光信号生成装置5は電圧Vを調光情報である信号Sadとして取得している。調光器8は、入力側端子が交流電源ACに接続されている。また、調光器8は、出力側端子が照明装置1の照明ユニット制御部2に接続されている。調光器8は、調光用のツマミ8aが設けられ、使用者により回転操作されることにより多段階に電圧Vの導通角(位相角)を変更できるように構成されている。すなわち、調光器8は、多段階に導通角を基準とする調光情報である信号Sadを生成できるように構成されている。
このように構成されている照明システム100は、調光器8によって任意に変更された電圧Vの導通角(位相角)に基づいて照明装置1の配光特性が異なる第1LEDユニット7aの照度と第2LEDユニット7bの照度とを変更する。これにより、照明システム100は、照明装置1の照射範囲を含めた調光を行うことができる。
以下では、図1から図3を用いて、本発明の一実施形態に係る照明装置1を含む照明システム100の制御態様について説明する。
図1に示すように、照明システム100における照明装置1の調光信号生成装置5は、調光器8から信号Sadを取得する。調光信号生成装置5は、取得した信号Sadに基づいて図3に示すPWM信号Sa・Sbを生成する。そして、調光信号生成装置5は、第1DC/DCコンバータ3にPWM信号Saを伝達し、第2DC/DCコンバータ4にPWM信号Sbを伝達する。
照明ユニット制御部2の第1DC/DCコンバータ3は、取得したPWM信号Saに基づいて電流IaをLEDモジュール7の第1LEDユニット7aのLEDに供給する。同様にして、照明ユニット制御部2の第2DC/DCコンバータ4は、取得したPWM信号Sbに基づいて電流IbをLEDモジュール7の第1LEDユニット7bのLEDに供給する。
LEDモジュール7には、照明ユニット制御部2の第1DC/DCコンバータ3から供給された電流Iaが第1LEDユニット7aのLEDに供給され、照明ユニット制御部2の第2DC/DCコンバータ4から供給された電流Ibが第2LEDユニット7bのLEDに供給される。第1LEDユニット7aのLEDと第2LEDユニット7bのLEDとは、電流Iaまたは電流Ibに応じた光量で点灯する。つまり、照明システム100は、電流Iaまたは電流Ib、および調光器8の信号Sadに基づいて決定された照度で、図2に示す領域Aと領域Bとを照らす。
図3に示すように、調光信号生成装置5は、調光器8から取得した信号Sadが信号Sad1から信号Sadt(第2LEDユニット7bにおける信号Sad2)の間で変更された場合、第1LEDユニット7aの光出力Waが単位導通角(位相角)当たり変化量ΔWa1だけ変化するようにPWM信号SaをPWM信号Sa1からPWM信号Satまでの間で決定する。同様にして、調光信号生成装置5は、第2LEDユニット7bの光出力Wbが単位導通角(位相角)当たり変化量ΔWb1だけ変化するようにPWM信号SbをPWM信号Sb1からPWM信号Sb2までの間で決定する。また、調光信号生成装置5は、調光器8から取得した信号Sadが信号Sadtから信号Sad3までの間で変更された場合、第1LEDユニット7aの光出力Waが単位導通角(位相角)当たり変化量ΔWa2だけ変化するようにPWM信号SaをPWM信号SatからPWM信号Sa3までの間で決定し、第2LEDユニット7bの光出力Wbがゼロまたは最小値で維持されるようにPWM信号SbをPWM信号Sb2に決定する。
このように構成することで、本発明に係る照明装置の一実施形態に係る照明装置1を含む照明システム100は、第1LEDユニット7aの光出力Waが基準値Wat以上の場合、調光器8から取得した信号Sadが信号Sad1から信号Sadtまでの間で変更されると、第1LEDユニット7aの光出力Waが単位導通角(位相角)当たり変化量ΔWa1だけ変化すると同時に第2LEDユニット7bの光出力Wbが単位導通角(位相角)当たり変化量ΔWb1だけ変化する。つまり、調光器8のツマミ8aが最大値を指している状態から最小値に向かって回転操作されると、第1LEDユニット7aと第2LEDユニット7bとの光出力Wa・Wbが同時に小さくなる。また、調光器8のツマミ8aが最小値を指している状態から最大値に向かって回転操作されると、第1LEDユニット7aと第2LEDユニット7bとの光出力Wa・Wbが同時に大きくなる。これにより、配光特性が異なる第1LEDユニット7aと第2LEDユニット7bとの調光の変化がより滑らかに感じることができる。また、第1LEDユニット7aと第2LEDユニット7bとの光出力Wa・Wbが同時に小さくされるので消費電力を抑制することができる。
また、照明装置1は、第1LEDユニット7aの光出力Waが基準値Wat以上の場合の変化量ΔWa1と基準値Wat未満の場合の変化量ΔWa2とが異なる値に設定されている。これにより、配光特性が異なる第1LEDユニット7aと第2LEDユニット7bとの調光の変化がより滑らかに感じることができる。
また、照明装置1は、第1LEDユニット7aの光出力Waが基準値Watである信号Sadtから光出力Waがゼロまたは最小値である信号Sad3との間の任意の信号Sadにおいて前記第2LEDユニット7bの光出力Wbが最小値になるように設定することができる。これにより、第1LEDユニット7aと第2LEDユニット7bとの出力差や色調に基づいて調光の変化がより滑らかに感じるように構成することができる。
1 照明装置
2 照明ユニット制御部
7a 第1LEDユニット
7b 第2LEDユニット
8 調光器
Sad 信号
Sad1 光出力を最大にする信号
Sadt 光出力を基準値にする信号
Wa 第1LEDユニットの光出力
Wb 第2LEDユニットの光出力
Wat 基準値
ΔWa 第1LEDユニットの光出力の変化量
ΔWb 第2LEDユニットの光出力の変化量

Claims (2)

  1. 調光器に接続可能な照明装置であって、
    配光特性が異なる複数の照明ユニットと、前記調光器からの調光情報に基づいて複数の照明ユニットの光出力をそれぞれ制御する照明ユニット制御部を備え、
    複数の照明ユニットのうち一の照明ユニットの光出力が最大値から基準値までの間の場合に、前記照明ユニット制御部が調光器からの導通角を基準とする調光情報を取得すると、前記一の照明ユニットの光出力と他の照明ユニットの光出力とが同時に変更され
    前記一の照明ユニットの光出力が前記最大値から基準値までの間の場合における前記一の照明ユニットの光出力の単位導通角当たりの変化量と、前記一の照明ユニットの光出力が基準値未満である場合における前記一の照明ユニットの光出力の単位導通角当たりの変化量とが異なる値に設定され、
    前記一の照明ユニットの光出力が前記最大値から基準値までの間の場合に、前記一の照明ユニットの光出力が前記一の照明ユニットに対して定めた単位導通角当たりの変化量に応じて変更されると同時に、前記他の照明ユニットの光出力が前記他の照明ユニットに対して定めた単位導通角当たりの変化量に応じて変更され、
    前記一の照明ユニットの光出力が基準値未満の場合に、前記一の照明ユニットの光出力が前記基準値から最小値に変更されるまでの間は、前記他の照明ユニットの光出力がゼロまたは最小値に変更される
    照明装置。
  2. 請求項1に記載の照明装置と、調光器とを備える照明システムであって、
    前記複数の照明ユニットのうち前記一の照明ユニットの光出力が前記最大値から基準値までの間の場合に、前記調光器からの調光情報を取得すると、前記一の照明ユニットの光出力と前記他の照明ユニットの光出力とが同時に変更される、
    照明システム。
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