JP6481246B2 - Light emitting device control circuit and light emitting device - Google Patents
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本発明は発光装置の制御回路とそれを用いた発光装置に関し、より特定的にはパルス変調出力電源からの入力に応じて光出力と発光色の調整が可能な発光装置の制御回路とそれを用いた発光装置に関する。
BACKGROUND OF THE
近年、発光ダイオード(LED)を始め、有機EL、無機ELなどの半導体発光素子が開発され、発光効率の高さや長寿命であることから、照明や表示装置などの用途に多く使われている。 In recent years, semiconductor light emitting devices such as light emitting diodes (LEDs), organic EL, and inorganic EL have been developed, and since they have high luminous efficiency and long life, they are widely used in applications such as lighting and display devices.
一方で、照明や表示装置など用途に応じて発光色の変化が必要とされており、例えば照明においては朝昼夜の時間帯やシーンに応じて照明の発光色を変えることや、また表示装置においては赤、青、緑といった発光色の切り替えやマルチカラー発光によって必要な情報をインジケータやディスプレイに表示することが求められている。 On the other hand, there is a need to change the emission color depending on the application, such as lighting and display devices. For example, in lighting, the emission color of lighting can be changed according to the time zone and the scene of morning and night, and in display devices. Is required to display necessary information on an indicator or a display by switching emission colors such as red, blue, and green or multicolor emission.
半導体発光素子は一般に入力電力に対して略一定の発光色を示すため、例えばLEDを用いた発光装置において発光色を調整する場合は通常、異なる発光色を発するLEDを個別に駆動制御する必要がある。これは他の半導体発光素子についても同様である。 Since semiconductor light emitting elements generally exhibit a substantially constant emission color with respect to input power, for example, when adjusting the emission color in a light emitting device using LEDs, it is usually necessary to individually drive and control LEDs that emit different emission colors. is there. The same applies to other semiconductor light emitting elements.
異なる発光色を発するLEDを個別に駆動制御するには、電源入力とは別の外部からの制御信号によって、それぞれのLEDへの電流量を設定し、発光装置内の回路によって電流量を制御することが一般に知られているが、配線が煩雑となり、また発光色や明るさを指定する外部信号を入力するシステムや外部信号を処理する回路構成を含めて複雑な装置となるためコストが高くなるという欠点がある。 In order to individually drive and control LEDs that emit different emission colors, the amount of current to each LED is set by a control signal from the outside that is different from the power input, and the amount of current is controlled by a circuit in the light emitting device. However, it is generally known that the wiring becomes complicated, and the cost becomes high because the system becomes complicated including a system for inputting an external signal for designating emission color and brightness and a circuit configuration for processing the external signal. There is a drawback.
このような問題を解決するために、例えば、特許文献1に示されるように、入力電流の平均の大きさを検出する要素を有し、トランジスタや高速のスイッチ等を用いた分流制御回路によって、並列に接続された2つの異なる発光色を有するLEDグループに入力電流を分流し、発光装置の発光色を入力電流の大きさの関数として変化させるという発光装置も提案されている。かかる提案によれば、外部信号を必要とすることなく、電力入力ターミナルからの入力のみによって発光色変化を実現することができ、例えば調光時に白熱電球やハロゲンランプの発光色変化と同様に、入力電力の減少に応じて発せられる白色光の色温度が低くなり、より黄味と赤味が増す挙動を有するLED発光装置を提供することができる。
In order to solve such a problem, for example, as shown in
また、入力電流の検出要素や分流をする複雑な回路を有さなくても、可変定電流電源からの入力電流の大きさによって発光色が変化する発光装置も既に提案されている。例えば特許文献2に示される発光装置は、並列に接続された2つの異なる発光色を有するLEDグループの一方に直列に抵抗を接続し、入力電流の大きさによってそれぞれのLEDグループに流れる電流のバランスを変化させ、外部信号を必要とすることなく、電力入力ターミナルからの入力のみによって発光色を調整可能としている。
In addition, a light emitting device in which the emission color changes depending on the magnitude of the input current from the variable constant current power supply has been already proposed without having an input current detection element or a complicated circuit for shunting. For example, in the light emitting device disclosed in
しかしながら、従来技術による発光装置においては、入力電流の大きさに応じて発光装置の光出力と発光色が決まるため、同じ明るさでの異なる発光色の設定や異なる発光色で明るさを任意に設定するようなことはできない。 However, in the light emitting device according to the prior art, since the light output and the light emitting color of the light emitting device are determined according to the magnitude of the input current, the brightness can be arbitrarily set by setting different light emitting colors with the same brightness or with different light emitting colors. It cannot be set.
また、従来技術による発光装置は入力電流の大きさによる制御のため、例えば定電圧入力によるパルス調光などに対しては、入力電力を電流の大きさに変換して検知、通電しなければ発光色の変化をさせることはできない。 In addition, since the light emitting device according to the prior art is controlled by the magnitude of the input current, for example, for pulse dimming by a constant voltage input, the input power is detected by converting the current to the magnitude of the current. It is not possible to change the color.
一方で、光出力と発光色を任意に調整するための前述の異なる発光色を発するLEDを個別に駆動制御する手法は、複雑な装置を必要とし、コストが高くなってしまうだけでなく、電力入力以外の外部信号線が必要となり、発光装置を取り付ける施工者にとっても煩雑となる。 On the other hand, the method of individually driving and controlling the LEDs emitting different light emission colors for arbitrarily adjusting the light output and the light emission color requires not only a complicated device but also increases the cost. External signal lines other than the input are required, which is troublesome for the installer who installs the light emitting device.
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところはパルス電力入力のみによって発光装置の光出力と発光色の調整が可能で、定電圧電力入力に対応した、構成が簡単で小型化が図れる制御回路と、その制御回路を用いた発光装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to adjust the light output and light emission color of the light emitting device only by pulse power input, and corresponds to constant voltage power input. It is an object of the present invention to provide a control circuit that is simple and can be reduced in size, and a light-emitting device using the control circuit.
上記目的を達成するため、本発明の制御回路は、発光部を有する複数の光源回路への電力供給源となるパルス電力源と電気的に接続する信号生成回路と、少なくとも一つの光源回路と電気的に接続するスイッチング回路を有し、信号生成回路は第1の抵抗とコンデンサを直列に備え、コンデンサは第2の抵抗を含むバイパス回路を備え、スイッチング回路はスイッチング素子を備え、信号生成回路からの制御信号はパルス電力源の波形に応じてスイッチング回路のオン信号またはオフ信号となることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a control circuit of the present invention includes a signal generation circuit that is electrically connected to a pulse power source serving as a power supply source for a plurality of light source circuits having a light emitting unit, at least one light source circuit, and an electric circuit. The signal generation circuit includes a first resistor and a capacitor in series, the capacitor includes a bypass circuit including a second resistor, the switching circuit includes a switching element, and the signal generation circuit includes: The control signal is an on signal or an off signal of the switching circuit according to the waveform of the pulse power source.
制御信号のオン信号とは、スイッチング回路をオンにする信号であり、制御信号のオフ信号とは、スイッチング回路をオフにする信号である。信号生成回路からの制御信号によってスイッチング回路がオンまたはオフとなることで、スイッチング回路と接続する光源回路に電流が流れまたは遮断され、発光装置全体の光出力や発光色を調整することが可能となる。 The on signal of the control signal is a signal that turns on the switching circuit, and the off signal of the control signal is a signal that turns off the switching circuit. When the switching circuit is turned on or off by a control signal from the signal generation circuit, current flows or is cut off in the light source circuit connected to the switching circuit, and the light output and light emission color of the entire light emitting device can be adjusted. Become.
なお、制御信号は例えば信号生成回路内のある点の電位であって、パルス電力源からのパルス電力入力による信号生成回路に備えられたコンデンサの充電状態の時間変化と共に変動する。 Note that the control signal is, for example, a potential at a certain point in the signal generation circuit, and fluctuates with a time change in a charging state of a capacitor provided in the signal generation circuit by pulse power input from the pulse power source.
本発明の制御回路の一様態において、光源回路と電気的に接続するスイッチング回路は複数であり、一つのスイッチング回路のみをオンとし、他のスイッチング回路をオフとする制御信号の組み合わせを与えるパルス電力源の波形が、それぞれのスイッチング回路に対して存在することを特徴とする。 In one embodiment of the control circuit of the present invention, there are a plurality of switching circuits that are electrically connected to the light source circuit, and pulse power that provides a combination of control signals that turns on only one switching circuit and turns off the other switching circuit. A source waveform is present for each switching circuit.
それぞれのスイッチング回路をオンオフ制御することで、スイッチング回路と接続するそれぞれの光源回路への通電を制御することが可能となる。また、一つのスイッチング回路のみオンできることで、発光装置は特定の光源回路から選択的に発光させることが可能となる。 By performing on / off control of each switching circuit, energization to each light source circuit connected to the switching circuit can be controlled. Further, since only one switching circuit can be turned on, the light emitting device can selectively emit light from a specific light source circuit.
本発明の制御回路の一様態において、信号生成回路はコンデンサと並列に補助スイッチング素子を備え、補助スイッチング素子は補助コンデンサと補助抵抗の少なくともいずれか一方を直列に備え、補助スイッチング素子はパルス電力源の波形に応じてオンオフすることを特徴とする。 In one aspect of the control circuit of the present invention, the signal generation circuit includes an auxiliary switching element in parallel with the capacitor, the auxiliary switching element includes at least one of an auxiliary capacitor and an auxiliary resistor in series, and the auxiliary switching element is a pulse power source. ON / OFF according to the waveform of
本発明の制御回路の一様態において、スイッチング回路は保持容量を備え、保持容量に保持される電圧に基づいて光源回路からスイッチング回路を流れる電流が制御されることを特徴とする。 In one embodiment of the control circuit of the present invention, the switching circuit includes a storage capacitor, and a current flowing from the light source circuit to the switching circuit is controlled based on a voltage stored in the storage capacitor.
本発明に係る照明装置は、発光部を有する複数の光源回路を有し、少なくとも一つの光源回路上の発光部からの発光色は、他の光源回路上の発光部からの発光色とは異なり、上記の制御回路を備えることを特徴とする。 An illumination device according to the present invention includes a plurality of light source circuits having a light emitting unit, and a light emission color from a light emitting unit on at least one light source circuit is different from a light emission color from a light emitting unit on another light source circuit. The above control circuit is provided.
本発明の発光装置に用いられるパルス電力源は、パルス出力電源であっても良いし、定出力をパルス出力に変換する電力パルス化モジュールもしくは電力パルス化回路であっても良い。一つのパルス電力源によって、発光部を有する複数の光源回路と制御回路へ電力供給されることが好ましい。なお、電力パルス化回路は制御回路と一体でモジュール化されていても良いし、別にモジュール化されていても良い。 The pulse power source used in the light emitting device of the present invention may be a pulse output power supply, or a power pulse conversion module or a power pulse conversion circuit that converts a constant output into a pulse output. It is preferable that power is supplied to a plurality of light source circuits having a light emitting unit and a control circuit by one pulse power source. The power pulsing circuit may be integrated with the control circuit as a module, or may be separately modularized.
パルス出力とは出力のオンオフを高速で繰り返す出力方式であり、振幅や周波数、デューティー比、パルス形状などによってパルス出力の波形が決められる。デューティー比とはオンオフ周期に対する出力オンの期間の比率である。発光装置に対して、調光の用途に多く用いられ、特にパルス出力は一般に定電流出力もしくは定電圧出力であるため、より正確な出力値の制御が可能であり、トライアックによって電源出力の電流値を制御する調光方式では一般に定格出力電流値に対して10%程度が出力可能範囲の下限となっていることと比べ、正確かつ広い調光範囲を得ることができる。 Pulse output is an output method in which output is turned on and off at high speed, and the waveform of pulse output is determined by amplitude, frequency, duty ratio, pulse shape, and the like. The duty ratio is the ratio of the output on period to the on / off period. For light-emitting devices, it is often used for dimming applications. In particular, since the pulse output is generally constant current output or constant voltage output, more accurate control of the output value is possible. In general, the dimming method for controlling the light output can provide an accurate and wide dimming range as compared with the lower limit of the output possible range of about 10% of the rated output current value.
なお、パルス出力は、オンオフの繰返し周期が一定で出力オンの期間を変えるパルス幅変調(PWM)出力方式や出力オンの期間が一定でオンオフの繰り返し周期を変えるパルス周期変調出力方式などによる。 The pulse output is based on a pulse width modulation (PWM) output system in which the on / off repetition period is constant and the output on period is changed, or a pulse period modulation output system in which the output on period is constant and the on / off repetition period is changed.
本発明の制御回路および発光装置に用いられるパルス電力源は、定電圧出力であることが好ましく、光源回路は定電圧源から電力供給を受け、また制御回路も定電圧源からの電源供給であるため、制御回路はその機能を維持しつつ、光源回路の並列接続数の増減に対応することが可能である。 The pulse power source used in the control circuit and the light emitting device of the present invention is preferably a constant voltage output, the light source circuit is supplied with power from the constant voltage source, and the control circuit is also supplied with power from the constant voltage source. Therefore, the control circuit can cope with the increase / decrease in the number of parallel connections of the light source circuits while maintaining its function.
本発明に係る光源回路は、発光部を有し、電力入力によって発光する。発光部内の発光体は半導体発光素子であることが好ましく、従来光源と比べて消費電力を削減でき、スイッチング素子の負荷低減、制御回路の小型化を実現することができる。発光部は光源回路上に複数あっても良く、最適な電気的および発光特性を得るため、発光部が光源回路内で直並列に接続されていても良い。 The light source circuit according to the present invention has a light emitting unit and emits light by power input. The light emitter in the light emitting section is preferably a semiconductor light emitting element, which can reduce power consumption as compared with a conventional light source, reduce the load on the switching element, and reduce the size of the control circuit. There may be a plurality of light emitting units on the light source circuit, and the light emitting units may be connected in series and parallel in the light source circuit in order to obtain optimum electrical and light emitting characteristics.
異なるスイッチング回路と接続した光源回路の発光部は異なる発光色を発することが好ましい。異なる発光色は赤、緑、青などの光の原色による違いであっても良いし、白色光の色温度や演色性による違いなどであっても良い。一つの光源回路に複数の発光色からなる発光部があっても良い。 It is preferable that the light emitting portions of the light source circuit connected to different switching circuits emit different emission colors. The different emission colors may be different depending on the primary colors of light such as red, green, and blue, or may be different depending on the color temperature or color rendering of white light. A single light source circuit may include a light emitting unit composed of a plurality of light emission colors.
複数の光源回路は同一の基板上に設けられ光源モジュールを形成していても良く、また複数の光源回路の発光部が単一のパッケージ内に配置されていても良い。 The plurality of light source circuits may be provided on the same substrate to form a light source module, and the light emitting units of the plurality of light source circuits may be arranged in a single package.
光源回路は電流を制御するための制限抵抗を有することが好ましく、半導体発光素子の直列数や制限抵抗の抵抗値などによって電流が制御される。より好ましくは、直列に接続した半導体発光素子の駆動電圧の合計が入力電圧に近いことで、制限抵抗での電力損失を抑え、発光装置の発光効率を高めることができる。もしくは、制御回路内のスイッチング回路上に定電流化回路が備えられていても良い。 The light source circuit preferably has a limiting resistor for controlling the current, and the current is controlled by the number of semiconductor light emitting elements in series, the resistance value of the limiting resistor, and the like. More preferably, the total driving voltage of the semiconductor light emitting elements connected in series is close to the input voltage, so that power loss at the limiting resistor can be suppressed and the light emission efficiency of the light emitting device can be increased. Alternatively, a constant current circuit may be provided on the switching circuit in the control circuit.
半導体発光素子は、一般にダイオード特性を有し、例えば、発光ダイオード(LED)、有機EL、無機ELなどいずれの形態の素子であっても良い。LEDは、InGaN系などの青色LEDやGaAlAs系などの赤色LEDなど、固有の発光色を発する種々のタイプのLED素子が用いられる。これら半導体発光素子は一般にパッケージ化されて用いられる。 The semiconductor light emitting element generally has diode characteristics, and may be any form of element such as a light emitting diode (LED), an organic EL, and an inorganic EL. As the LED, various types of LED elements that emit a specific emission color, such as a blue LED such as InGaN and a red LED such as GaAlAs, are used. These semiconductor light-emitting elements are generally used after being packaged.
LEDパッケージは透光性樹脂などを介してパッケージの発光面より発光するが、LED素子からの光をそのまま変換せずに発する原色タイプ、LED素子からの光を蛍光体により変換するタイプなどがあり、またパッケージとして、チップスケールパッケージタイプ、表面実装タイプ、チップオンボード(COB)タイプなどがあるが、いずれが用いられても良い。 The LED package emits light from the light emitting surface of the package through a translucent resin, etc., but there are primary color types that emit light without converting the LED element as it is, and types that convert light from the LED element with phosphors, etc. Further, as a package, there are a chip scale package type, a surface mount type, a chip on board (COB) type, and any of these may be used.
照明用途には、一般にInGaN系のLED素子からの光の一部もしくは全てを蛍光体により変換し白色光とする白色LEDパッケージが好ましく、それぞれの光源回路上の発光部からの発光色が異なるよう白色LEDパッケージの発光色は適宜選択される。表示用途には、蛍光体を使用しない原色タイプのLEDパッケージが一般に用いられる。 For lighting applications, a white LED package is generally preferred in which part or all of the light from an InGaN-based LED element is converted into white light by a phosphor, so that the light emission colors from the light emitting portions on the respective light source circuits are different. The light emission color of the white LED package is appropriately selected. For display applications, primary color type LED packages that do not use phosphors are generally used.
なお、半導体発光素子は時間応答に優れた発光素子であるため、電源からの入力オンオフに応答してパルス発光するが、発光のちらつきを避けるために、通常パルス変調出力電源のオンオフ周波数は100Hzよりも高く設定されており、より好ましくは1KHz以上であることで、人間の目にはパルス発光は視認されず、光出力は時間平均された出力として視認される。 Since the semiconductor light emitting device is a light emitting device with excellent time response, it emits pulses in response to input on / off from the power source. However, in order to avoid flickering of light, the on / off frequency of the pulse modulated output power source is usually from 100 Hz. Is set to a high value, and more preferably 1 KHz or more, so that the human eyes do not see the pulsed light emission, and the light output is visually recognized as a time-averaged output.
本発明によれば、パルス電力入力のみによって発光装置の光出力と発光色の調整が可能で、定電圧電力入力に対応した、構成が簡単で小型化が図れる制御回路と、その制御回路を用いた発光装置を提供することが可能となる。 According to the present invention, the light output and light emission color of the light emitting device can be adjusted only by pulse power input, and the control circuit corresponding to the constant voltage power input is simple and can be miniaturized, and the control circuit is used. It is possible to provide a light emitting device.
以下、本発明の発光装置について図面を用いて説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表すものである。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については、原則として同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。また、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、実際の寸法関係を表すものではない。 Hereinafter, the light emitting device of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings of the present invention, the same reference numerals represent the same or corresponding parts. Further, in the following description, the same name and reference sign indicate the same or the same members in principle, and the detailed description will be omitted as appropriate. In addition, dimensional relationships such as length, width, thickness, and depth are changed as appropriate for clarity and simplification of the drawings, and do not represent actual dimensional relationships.
(実施の形態1)
図1のブロック図に示すように、本発明の実施の形態1に係る発光装置100は定電圧パルス変調出力電源10(以下、パルス出力電源と称す)より電力供給され、制御回路101および第1と第2の光源回路11、12はパルス出力電源10とそれぞれ電気的に接続する。第1の光源回路11への電力供給は、必ずしも制御回路101を介さなくても良い。第2の光源回路12とパルス出力電源10の間には制御回路101内のスイッチング回路103が電気的に直列に接続し、スイッチング回路103によって通電のオンオフが制御される。
(Embodiment 1)
As shown in the block diagram of FIG. 1, the
制御回路101は信号生成回路102とスイッチング回路103を有し、パルス出力電源10からのパルス出力波形に応じて、制御回路101は制御信号をスイッチング回路103に出力する。パルス出力電源10からのパルス出力波形は、電源制御装置20からの入力によって制御される。電源制御装置20は、例えばユーザーの操作によって0−10VやPWMなどの信号を出力し、パルス出力電源10を制御する。電源制御装置20からパルス出力電源10への信号は有線信号であっても、無線信号であっても良い。
The
信号生成回路102からの制御信号に応じて、スイッチング回路103は第2の光源回路12に流れる電流を制御し、スイッチング回路103が電流を遮断すれば、発光装置100からは第1の光源回路11のみからの発光となり、スイッチング回路103が電流を通過させれば、発光装置100は第1の光源回路11と第2の光源回路12両方からの光による発光となる。
In response to the control signal from the
なお、図2のブロック図に示すようにパルス化回路104が発光装置100内にあって、定電圧定出力電源30からの電力をパルス出力に変換し、制御回路101および第1および第2の光源回路11、12への電力供給源となっても良い。また、パルス化回路104は定出力電源30と発光装置100の間に別モジュールとして設置されて電気的に接続されても良い。
As shown in the block diagram of FIG. 2, the
図3により具体的な回路図の一例を示す。制御回路101には、パルス出力電源と接続する入力端子151、152を通じて入力電位Vinのパルス電力が供給される。第1の光源回路11と第2の光源回路12へは、出力端子153、154、155、156を通じて出力する。第1の光源回路11と第2の光源回路12は、それぞれ一つ以上のLEDパッケージL111〜L11m、L121〜L12nを発光部として備え、第1の光源回路の発光部からの発光色と第2の光源回路の発光部からの発光色は互いに異なることが好ましい。定電圧電源より電力が供給されるため、第1の光源回路11と第2の光源回路12はそれぞれ制限抵抗R11、R12を有し、レギュレータ部品を用いることなく、各光源回路に流れる電流の大きさが制御されている。
FIG. 3 shows an example of a specific circuit diagram. The
第2の光源回路12は、接続端子156を通じてスイッチング素子Q1を備えたスイッチング回路103と接続しており、スイッチング素子Q1は第2の光源回路12への通電をオンオフ制御する。
The second
スイッチング回路103へ制御信号を与える信号生成回路102は、制御回路101内で電源からの入力端子電位間に形成されており、第1の抵抗R1とコンデンサC1が直列に接続され、コンデンサC1には第2の抵抗R2を有するバイパス回路が接続されている。コンデンサC1の両端間に第2の抵抗R2を有するバイパス回路が形成されることで、電力入力オフ時にはコンデンサC1はバイパス回路を通じて放電することとなる。この信号生成回路102の構成により、電源からのパルス電力入力に対してコンデンサC1は充放電を繰り返すこととなる。なお、信号生成回路102は必ずしも電源電位間で接続されていなくても良く、電源電位から調節された電位が入力されても良い。
The
抵抗R2の高電位側の信号電位Vsはスイッチング素子Q1のゲートと接続し、スイッチング素子Q1をオンするための制御信号として機能する。信号電位VsはコンデンサC1の充電状態によって変動し、コンデンサC1が放電状態においては0であり、コンデンサC1の充電が飽和状態においては、入力電位Vinの第1の抵抗R1と第2の抵抗R2による分圧値つまりVin×r2/(r1+r2)となる。ここでr1、r2は抵抗R1、R2それぞれの抵抗値である。 The signal potential Vs on the high potential side of the resistor R2 is connected to the gate of the switching element Q1, and functions as a control signal for turning on the switching element Q1. The signal potential Vs varies depending on the charged state of the capacitor C1, and is 0 when the capacitor C1 is discharged. When the capacitor C1 is saturated, the signal potential Vs is caused by the first resistor R1 and the second resistor R2 of the input potential Vin. The partial pressure value is Vin × r2 / (r1 + r2). Here, r1 and r2 are resistance values of the resistors R1 and R2, respectively.
光源回路12へ電流が流れるためには、スイッチング回路103のスイッチング素子Q1のゲート・ソース間にゲートしきい値電圧を超える電圧が印加される必要がある。そのゲートしきい値電圧に相当する電位を与える信号電位Vsをしきい値電位とすれば、コンデンサC1の充電によって信号電位Vsがしきい値電位よりも高くなれば、光源回路12へ電流が流れるようになる。
In order for the current to flow to the
そのため、コンデンサC1飽和時の信号電位VsであるVin×r2/(r1+r2)がしきい値電位を超えるように抵抗R1、R2の抵抗値は設定されることが好ましい。または、信号電位Vsのしきい値電位がスイッチング素子Q1のゲートしきい値電位よりも低くても、スイッチング素子Q1がオンとなるように制御回路101内で信号電位Vsが増幅されても良い。
Therefore, the resistance values of the resistors R1 and R2 are preferably set so that Vin × r2 / (r1 + r2), which is the signal potential Vs when the capacitor C1 is saturated, exceeds the threshold potential. Alternatively, even if the threshold potential of the signal potential Vs is lower than the gate threshold potential of the switching element Q1, the signal potential Vs may be amplified in the
なお、第1の抵抗R1、第2の抵抗R2は複数の抵抗に分割され、それらの抵抗の中間点から信号電位Vsを得ても良い。さらには、第1の抵抗R1はコンデンサの極性のいずれの側であっても良く、もしくはコンデンサの極性の両側に分かれて接続されていることで、所望の信号電位Vsが得られても良い。 Note that the first resistor R1 and the second resistor R2 may be divided into a plurality of resistors, and the signal potential Vs may be obtained from an intermediate point of these resistors. Further, the first resistor R1 may be on either side of the polarity of the capacitor, or a desired signal potential Vs may be obtained by being divided and connected on both sides of the polarity of the capacitor.
図3において、入力電位Vinによって第1の抵抗R1を通じて流れる電流Iは、コンデンサC1を流れる電流i1とバイパス回路上の第2の抵抗R2を流れる電流i2の和であり、それぞれの関係は下記の数式1にて表される。
In FIG. 3, the current I that flows through the first resistor R1 by the input potential Vin is the sum of the current i1 that flows through the capacitor C1 and the current i2 that flows through the second resistor R2 on the bypass circuit. It is expressed by
qはコンデンサC1の電荷、CはコンデンサC1のキャパシタンス、r1、r2は抵抗R1、R2の抵抗値、t_onは電力入力のオン時間である。なお、計算を簡単にするため、信号電位Vsよりスイッチング回路103のゲートに流れる電流は電流i1、i2と比べて無視できるほど小さいとした。また、本実施の形態ではコンデンサC1の両端間電位と信号電位Vsは等しい。
q is the charge of the capacitor C1, C is the capacitance of the capacitor C1, r1 and r2 are the resistance values of the resistors R1 and R2, and t_on is the on time of the power input. In order to simplify the calculation, the current flowing through the gate of the
コンデンサC1が十分に放電された状態を初期条件とすれば、上記の数式1からコンデンサC1を流れる電流i1、抵抗R2を流れる電流i2、信号電位Vsを下記の数式2のように解くことができる。
Assuming that the capacitor C1 is sufficiently discharged as an initial condition, the current i1 flowing through the capacitor C1, the current i2 flowing through the resistor R2, and the signal potential Vs can be solved from the
上式により、各電流i1、i2や信号電位Vsは電力入力オン時間t_onによって変化し、信号電位Vsは初期t_on=0において0であるが、電力の入力が続けば、入力電位Vinの抵抗R1、R2による分圧値であるVin×r2/(r1+r2)まで電力入力オン時間t_onの経過とともに上昇することが分かる。 According to the above equation, the currents i1 and i2 and the signal potential Vs change according to the power input ON time t_on, and the signal potential Vs is 0 at the initial t_on = 0, but if the power input continues, the resistance R1 of the input potential Vin , R2 increases to Vin × r2 / (r1 + r2), which is a partial pressure value, as the power input on-time t_on elapses.
信号電位Vsはパルス電力入力オンの間上昇するが、スイッチング回路103をオンするしきい値電位に至るまで第2の光源回路12には電流が流れず、第2の光源回路12上の発光部は発光しない。信号電位Vsがしきい値電位を超えれば、スイッチング回路103はオンとなり、第2の光源回路12に電流が流れ始める。その後、パルス電力源からの電力入力がオフとなるまで信号電位Vsは上昇を続け、その間第2の光源回路12には電流が流れ続け、第2の光源回路12上の発光部は発光する。
The signal potential Vs rises while the pulse power input is on, but current does not flow through the second
パルス電力源からの電力入力がオフになると、信号生成回路102には電圧印加が無い状態となり、コンデンサC1に溜まった電荷は抵抗R2を通じて放電される。
When the power input from the pulse power source is turned off, no voltage is applied to the
コンデンサC1の放電によって、信号電位Vsは低下することとなり、パルス電力入力がオンからオフへ切り替わった時点の信号電位をVspとすると、その時点(t_off=0)からのパルス電力入力オフの期間の信号電位Vsの時間変化は下記の数式3で表される。
The signal potential Vs decreases due to the discharge of the capacitor C1, and when the signal potential at the time when the pulse power input is switched from ON to OFF is Vsp, the pulse power input OFF period from that time (t_off = 0) The time change of the signal potential Vs is expressed by the following
上式より、信号電位Vsが電力入力オフ時間t_offの経過とともに小さくなっていくことが分かる。また、オフ期間が有限である周期的なパルス電力入力において、パルス電力入力が再びオンとなる時点では信号電圧Vsが完全に0とならないことを示す。特に、パルス電力入力の周波数が高い(オンオフの繰返し周期が短い)、デューティー比が大きいなどによってパルス電力入力のオフ期間が短い場合や、またコンデンサC1の容量や第2の抵抗R2の抵抗値が大きい場合、パルス電力入力がオフからオンとなる時点の信号電位Vsの値は、パルス電力入力がオンからオフとなった時点の信号電位Vspからそれほど下がらなくなる。 From the above equation, it can be seen that the signal potential Vs decreases with the passage of the power input off time t_off. In addition, in a periodic pulse power input with a finite off period, the signal voltage Vs is not completely zero when the pulse power input is turned on again. In particular, when the pulse power input frequency is high (the ON / OFF repetition period is short) and the duty ratio is large, the pulse power input OFF period is short, or the capacitance of the capacitor C1 and the resistance value of the second resistor R2 are low. In the case of being large, the value of the signal potential Vs at the time when the pulse power input is turned on from off is not much lowered from the signal potential Vsp at the time when the pulse power input is turned off from on.
周期的なパルス電力入力においては、数式2で表されるパルス電力入力のオン期間での信号電位Vsの上昇と数式3で表されるパルス電力入力のオフ期間での信号電位Vsの下降が同じ大きさとなる点で平衡状態となる。そのため、信号電位Vsの平衡状態の値は、パルス電力入力のデューティー比や周波数によって変化することとなる。
In the periodical pulse power input, the rise of the signal potential Vs during the on period of the pulse power input represented by
また、逆に所望の発光変化特性に沿うような信号電位Vsの変動特性を得るためには、信号生成回路の第1の抵抗R1、第2の抵抗R2の抵抗値とコンデンサC1のキャパシタンスを調節すれば良いことが分かる。 On the contrary, in order to obtain the fluctuation characteristic of the signal potential Vs along the desired light emission change characteristic, the resistance values of the first resistor R1 and the second resistor R2 of the signal generation circuit and the capacitance of the capacitor C1 are adjusted. You can see that
図4に数式2、3を用いて、周波数1KHz(周期1000μsec)のパルス電力入力による信号電位Vsの時間変化を異なるデューティー比(30%、60%、80%)でシミュレーションした結果を示す。シミュレーション上、電源電圧は12V、抵抗R1、R2の抵抗値は10KΩ、5KΩとし、コンデンサC1の静電容量は0.1μFとし、スイッチング回路103に流れる電流は無視した。デューティー比が大きくなるに従って、パルス電力入力のオフからオンに切り替わる時点(0、1000、2000、3000μsec)を含み、全体的に信号電位Vsが高くなっていることが分かる。
FIG. 4 shows the result of simulating the time change of the signal potential Vs due to the input of pulse power having a frequency of 1 KHz (cycle: 1000 μsec) with different duty ratios (30%, 60%, 80%) using
スイッチング回路103をオンするしきい値電位を信号電位Vs変動のある中間点で設定すれば、デューティー比がある値より大きくなることで信号電位Vsがしきい値電位を超える期間が生じる。スイッチング回路103を通じて第2の光源回路12へ電流が流れるためには、パルス電力入力がオンであり、かつ信号電位Vsがしきい値電位を超えている必要があるため、第2の光源回路12に電流が流れる時間は、デューティー比がある値に至るまでは0であり、それ以降、デューティー比が大きくなるに従って、次第に長くなる様相を示すこととなる。
If the threshold potential for turning on the
第2の光源回路12に電流が流れる時間のパルス電力入力のオンオフ周期に対する比率を通電時間比率として、図4に示した信号電位Vs時間変化のシミュレーション結果を用い、パルス電力入力のデューティー比に対する第2の光源回路12への通電時間比率を図5にグラフ化した。なお、シミュレーション上しきい値電位は2.4Vとした。デューティー比が小さい領域では第2の光源回路12へ電流は流れず、あるデューティー比より電流が流れ始め、その後デューティー比が大きくなるに従って、第2の光源回路12への通電時間比率が大きくなることが分かる。
The ratio of the time during which the current flows through the second
第2の光源回路12へは制限抵抗によって通電時には定電流が流れるため、通電時間比率は第2の光源回路12への時間平均電流量と比例する。そのため、第2の光源回路12上の発光部からの光出力についても、デューティー比に対して図5に示すような変化を示す。
Since a constant current flows through the second
一方、第1の光源回路11はパルス出力電源と電気的に直接接続しており、第1の光源回路11の発光部からの光出力はデューティー比と比例的に相関する。そのため、発光装置100からの発光は、パルス電力入力のデューティー比変化に伴い、光源回路11と光源回路12からの発光強度の相対比率が変化する。
On the other hand, the first
例えば、第1の光源回路11上の発光部の発光色の色温度を2000K、第2の光源回路12上の発光部の発光色の色温度を3000Kとすると、発光装置100としては、デューティー比が小さければ第1の光源回路11上の発光部のみが光ることで発光装置100の発光色は2000Kであり、デューテュー比が大きくなれば、第2の光源回路12上の発光部からの光も寄与することで発光装置100の発光色が3000Kに近づくといった、パルス電力入力のデューティー比に応じた発光装置100の発光色の調整が可能となる。
For example, when the color temperature of the light emission color of the light emitting unit on the first
減光時には第1の光源回路11の発光部のみが発光し、デューティー比が大きくなれば第1と第2の光源回路11、12両者の発光部が発光することで、光出力がより大きく変化し、ダイナミックな光の演出が可能となるため、好ましい。
When the light is dimmed, only the light emitting part of the first
さらに、パルス電力入力の周波数を高くすると、パルス電力入力のオンオフ周期に対してコンデンサに溜まった電荷の十分な放電が間に合わなくなり、本実施例においてはコンデンサC1の両端電位と等しい信号電位Vsは時間に対して変動が小さく、一定の値に近くなる。例えば、周波数がコンデンサC1の静電容量と第2の抵抗R2の抵抗値の積である放電時定数の逆数の2倍以上であれば、コンデンサC1に溜まった電荷は充電後、1周期の70%の時間放電しても初期の30%以下しか放電されない。そのため、デューティー比が30%以上であれば、信号電位Vsの変動幅はピーク値であるパルス電力入力がオフとなった時点の信号電位Vspの30%以内となる。さらに周波数が高くなる(周期が短くなる)にしたがって、信号電位Vsの変動幅はより小さくなり、一定の値に近くなる。 Further, when the frequency of the pulse power input is increased, sufficient discharge of the charge accumulated in the capacitor is not in time for the on / off period of the pulse power input. In this embodiment, the signal potential Vs equal to the potential across the capacitor C1 is equal to the time. However, the fluctuation is small and close to a constant value. For example, if the frequency is at least twice the reciprocal of the discharge time constant, which is the product of the capacitance of the capacitor C1 and the resistance value of the second resistor R2, the charge accumulated in the capacitor C1 is 70 Even if it discharges for% time, only the initial 30% or less is discharged. Therefore, if the duty ratio is 30% or more, the fluctuation range of the signal potential Vs is within 30% of the signal potential Vsp when the pulse power input, which is the peak value, is turned off. Further, as the frequency becomes higher (the cycle becomes shorter), the fluctuation range of the signal potential Vs becomes smaller and approaches a constant value.
図4に示した信号電位Vs時間変化のシミュレーションで、電力入力のパルス周波数のみを10倍(周波数10KHz、周期100μsec)として、信号電位Vsの時間変化をデューティー比毎にシミュレーションした結果を図6に示す。
In the simulation of the time variation of the signal potential Vs shown in FIG. 4, the result of simulating the time variation of the signal potential Vs for each duty ratio when only the pulse frequency of the power input is 10 times (
図6に示すようなほぼ一定の信号電位Vsであれば、信号電位Vsはデューティー比に対して常にしきい値電位を上回るか、下回るかの二状態に近くなる。そのため、スイッチング回路103もデューティー比によって常時オンまたは常時オフのいずれかの状態を取るようになり、図5と同様に第2の光源回路12への通電時間比率をデューティー比に対してグラフ化すると、光源回路12への通電時間比率は図7に示すようにデューティー比のある点で急激に変化することが分かる。また、スイッチング回路103が常にオンとなるデューティー比領域では、デューティー比と光源回路12への通電時間比率は比例関係となる。
If the signal potential Vs is substantially constant as shown in FIG. 6, the signal potential Vs is close to two states of being always above or below the threshold potential with respect to the duty ratio. For this reason, the
上述は、パルス電力入力の周波数を変化させることで、同じデューティー比によっても、発光装置100は異なる光出力や発光色を発することを示しており、つまり、本発明の発光装置100の制御回路101は、パルス電力入力のデューティー比と周波数の2つのパラメータによって、発光装置100の光出力と発光色が調整され得ることを示す。
The above shows that by changing the frequency of the pulse power input, the
さらに、電力入力のパルス形状についても、方形波だけではなく、三角波やサイン波、ステップ波など異なるパルス形状によって、発光出力や発光色が調整されても良い。 Further, regarding the pulse shape of the power input, the light emission output and the light emission color may be adjusted not only by the square wave but also by different pulse shapes such as a triangular wave, a sine wave, and a step wave.
また、パルス出力電源からの入力電位Vinの変化により、信号電位Vsの値も変化するため、発光装置100のデューティー比に対する発光変化特性が調整されても良い。
Further, since the value of the signal potential Vs also changes due to the change of the input potential Vin from the pulse output power supply, the light emission change characteristic with respect to the duty ratio of the
デューティー比やパルス周波数などのパルス電力入力の波形を変化させることによって得られる発光装置の光出力と発光色の変化は、コンデンサの容量や抵抗値の変更によっても得られ、コンデンサや抵抗は必要な調光調色特性に対して適宜選択されることが好ましい。 Changes in the light output and emission color of the light-emitting device obtained by changing the waveform of the pulse power input such as the duty ratio and pulse frequency can also be obtained by changing the capacitance and resistance value of the capacitor. It is preferable to appropriately select the light control and toning characteristics.
一方で、図8に示す制御回路1011を用いれば、パルス電力入力の周波数変化に対して、発光装置のデューティー比による発光色変化をより安定化させることができ、パルス電力源の周波数が固定できない場合など実用上有益である。
On the other hand, if the
信号生成回路1021はパルス電力波形検知回路105によってオンオフ制御される補助スイッチング素子Q2をコンデンサC1と並列に備えており、補助スイッチング素子Q2は補助コンデンサC2、補助抵抗R3とそれぞれ直列に接続している。補助コンデンサC2、補助抵抗R3はいずれかのみが接続されていても良い。補助コンデンサC2、補助抵抗R3は補助スイッチング素子Q2がオンの状態において、信号生成回路1021の制御信号の生成を補助する機能を有する。
The
例えば、低いデューティー比でのパルス電力入力において、コンデンサC1の充電により信号電位Vsが上昇してスイッチング回路がオンとなるのを、補助スイッチング素子Q2がオンとなることで補助コンデンサC2が機能し、信号電位Vsが上昇するのを抑制し、発光装置のデューティー比による発光色変化を安定化させる。 For example, when pulse power is input at a low duty ratio, the signal potential Vs rises due to charging of the capacitor C1 and the switching circuit is turned on. The auxiliary switching element Q2 is turned on, and the auxiliary capacitor C2 functions. The rise of the signal potential Vs is suppressed, and the change in emission color due to the duty ratio of the light emitting device is stabilized.
なお、パルス電力波形検知回路105は図8に示すように信号生成回路と同様の構成であっても良く、またマイコンなどを用いてパルス電力入力周波数を検知し、補助スイッチング素子Q2のオンオフを制御しても良い。 Note that the pulse power waveform detection circuit 105 may have the same configuration as the signal generation circuit as shown in FIG. 8, and detects the pulse power input frequency using a microcomputer or the like to control the on / off of the auxiliary switching element Q2. You may do it.
(第1の光源回路および第2の光源回路)
第1の光源回路11と第2の光源回路12は一つの光源モジュールとして構成されることで、取り扱いが容易となる。照明器具の光学設計を容易にするため、光源モジュール内でそれぞれの発光色が十分混ざりあうように設計されていることが好ましく、1つの基板上にそれぞれの回路上の発光部が互いに近い距離、もしくは等間隔に実装されていることが好適である。
(First light source circuit and second light source circuit)
Since the first
例えば、フレキシブル基板上に第1と第2の光源回路が形成され、発光部からの光が混ざり合うように各光源回路のLEDパッケージが実装されることが好ましく、ストライプ光源として用いることが容易となる。または、COB基板上に第1と第2の光源回路の発光部が単一の発光領域内に形成され、単一の光源が構成されても良い。 For example, it is preferable that the first and second light source circuits are formed on the flexible substrate, and the LED package of each light source circuit is mounted so that the light from the light emitting unit is mixed, and it is easy to use as a stripe light source. Become. Alternatively, the light emitting portions of the first and second light source circuits may be formed in a single light emitting region on the COB substrate to constitute a single light source.
照明装置の発する光の方向や発光する場所をデューティー比によって変える等の特別な照明の演出を行う場合、各光源回路は別々に、それぞれの光が敢えて混ざり合わない位置に配置されても良い。 When performing special lighting effects such as changing the direction of light emitted from the lighting device and the place of light emission according to the duty ratio, the light source circuits may be separately arranged at positions where the respective lights are not mixed with each other.
(制御回路)
制御回路101はパルス電力源からの電力入力端子151、152を有し、第1の光源回路と第2の光源回路への出力端子153、154、155、156を有する。スイッチング回路と接続しない側の光源回路への端子はコモンであっても良い。
(Control circuit)
The
それぞれの出力端子から複数の光源回路が並列に接続されても良く、定電圧駆動において、発光色の変化特性を維持したまま、発光装置全体の光出力を光源回路の数により調整することができる。そのため、並列接続された光源回路が直線状に並ぶストライプ光源を本発明の制御回路と接続し、発光色を調整可能な発光装置として用いるのにも好適である。 A plurality of light source circuits may be connected in parallel from each output terminal, and the light output of the entire light emitting device can be adjusted by the number of light source circuits while maintaining the light emission color change characteristics in constant voltage driving. . Therefore, it is also suitable to use a stripe light source in which light source circuits connected in parallel are arranged in a straight line with the control circuit of the present invention and used as a light emitting device capable of adjusting the emission color.
制御回路はディスクリート素子で構成されていても良いし、IC化されて構成されていても良い。 The control circuit may be configured by a discrete element or may be configured as an IC.
光源回路とは別に制御回路のみがモジュール化されることで、照明メーカーやユーザーが所望する発光特性に併せて光源回路を選択することが可能となる。 Apart from the light source circuit, only the control circuit is modularized, so that the light source circuit can be selected in accordance with the light emission characteristics desired by the lighting manufacturer and the user.
もしくは、制御回路101は第2の光源回路12上に配置され、パルス電源から並列に第1と第2の光源回路11、12が直接接続されていても良く、配線接続が容易となる。さらに、発光装置100は第1と第2の光源回路11、12と制御回路101を備えた光源モジュール化されても良く、取り扱いが容易となる。
Alternatively, the
(コンデンサ)
コンデンサC1は電解コンデンサ、セラミックコンデンサ、電気二重層コンデンサなどあらゆる種類のコンデンサを用いることができる。
(Capacitor)
The capacitor C1 can be any type of capacitor such as an electrolytic capacitor, a ceramic capacitor, or an electric double layer capacitor.
コンデンサC1の静電容量は、例えば1pF以上であることが好ましい。また、コンデンサC1の静電容量と抵抗R1、R2の抵抗値の積を抵抗R1、R2の和で割った値である充電の時定数は、周期の1/100以上であることが好ましく、より好ましくは、充電の時定数を周期の1/10以上とすることで、信号電位Vsがしきい値電位を下回るデューティー比の領域を設定し、デューティー比によって発光の様相を変化させる設計をすることが容易となる。 The capacitance of the capacitor C1 is preferably 1 pF or more, for example. The time constant for charging, which is the product of the capacitance of the capacitor C1 and the resistance values of the resistors R1 and R2 divided by the sum of the resistors R1 and R2, is preferably 1/100 or more of the cycle. Preferably, by setting the charging time constant to 1/10 or more of the cycle, a region of the duty ratio where the signal potential Vs is lower than the threshold potential is set, and the light emission aspect is changed according to the duty ratio. Becomes easy.
(抵抗)
抵抗R1、R2は抵抗素子もしくは基板に印刷された配線抵抗などが用いられることが好ましい。もしくは、インダクタやサーミスタ、ダイオード等他の抵抗を有する電気部品が用いられても良いし、抵抗素子と併用されても良い。
(resistance)
The resistors R1 and R2 are preferably resistor elements or wiring resistors printed on a substrate. Alternatively, an electric component having another resistance such as an inductor, thermistor, or diode may be used, or it may be used in combination with a resistance element.
それぞれの抵抗は可変抵抗であっても良く、抵抗値の調整によってパルス電力入力の波形に対する発光装置の発光変化を制御することが可能となる。 Each resistor may be a variable resistor, and the light emission change of the light emitting device with respect to the pulse power input waveform can be controlled by adjusting the resistance value.
(スイッチング素子)
スイッチング素子Q1は電界効果トランジスタが用いられており、回路構成によってN型、P型は適宜選択される。また、バイポーラトランジスタなどが用いられていても良い。
(Switching element)
The switching element Q1 uses a field effect transistor, and N-type and P-type are appropriately selected depending on the circuit configuration. Further, a bipolar transistor or the like may be used.
(実施の形態2)
図9に示すように、本発明の実施の形態2に係る発光装置200は、実施の形態1と同様に異なる発光色を発する発光部を備えた光源回路21、22と制御回路201を有する。光源回路21、22と制御回路201はパルス出力電源により電力供給され、制御回路201は信号生成回路202とスイッチング回路203を有する。スイッチング回路203は光源回路21とパルス出力電源と電気的に直列に接続し、スイッチング回路203によって光源回路21への通電が制御される。
(Embodiment 2)
As shown in FIG. 9, the
本実施の形態においては、信号生成回路202からの制御信号は信号電位Vs2であって、信号電位Vs2は第1の光源回路21への通電を制御するスイッチング回路203と接続する。スイッチング回路203はNOT回路を備え、信号電位Vs2によりスイッチング素子Q21がオンとなれば、スイッチング素子Q22はオフとなり、第1の光源回路21への通電を遮断する。
In the present embodiment, the control signal from the
実施の形態1と同様に、信号電位Vs2はパルス電力入力によるコンデンサC2の充放電により変動するが、発光装置200がパルス電力入力の波形に応じた所望の発光変化特性となるよう信号生成回路202上の第1の抵抗R21、第2の抵抗R22、R23の抵抗値やコンデンサC21のキャパシタンスは適宜設定されることが好ましい。本実施の形態においては、バイパス回路上の第2の抵抗を2つの抵抗R22、R23に分け、その中間点より信号電位Vs2を得るようにした。
As in the first embodiment, the signal potential Vs2 varies due to charging / discharging of the capacitor C2 by pulse power input, but the
もしくは、図10の制御回路2011の回路図に示すように、NOT回路を用いず、信号電位Vs21がコンデンサC22の充電によって低下することを利用して、スイッチング回路のオンからオフへの切り替えが行われても良い。
Alternatively, as shown in the circuit diagram of the
本実施の形態において、デューティー比に対する第1の光源回路21への通電時間比率について実施の形態1と同様にシミュレーションを行った。シミュレーション上、電源電圧は12V、抵抗R21、R22、R23の抵抗値は10KΩ、3.5KΩ、1.5KΩとし、コンデンサC1の静電容量は0.1μFとし、信号電位Vs2のしきい値電圧を0.7Vとし、スイッチング回路203に流れる電流は無視した。図11にパルス電力入力の周波数1KHzと周波数10KHzでのシミュレーションの結果を示す。
In the present embodiment, a simulation was performed in the same manner as in the first embodiment on the ratio of the energization time to the first
デューティー比が小さい領域では、パルス電力入力オン期間内で信号電位Vs2がしきい値電位を超え始めるまでデューティー比に比例して第1の光源回路21への通電時間比率は大きくなる。信号電位Vs2がしきい値電位を超え始めると、パルス電力入力オン期間内でも、しきい値電位を超えた期間はスイッチング回路203がオフとなり、かつデューティー比の増加に伴い、信号電位Vs2が全体的に上昇することで、徐々に第1の光源回路21への通電時間比率は小さくなる。さらにデューティー比が大きくなり、常に信号電位Vs2がしきい値電位を超える状態となれば、スイッチング回路は常時オフとなり、第1の光源回路21へ電流は流れなくなる。
In the region where the duty ratio is small, the energization time ratio to the first
コンデンサC21の両端電位の時間変動が少なくなるような高い周波数でのパルス電力入力であれば、信号電位Vsの時間変動も少なくなり、図6のシミュレーションに示すようにデューティー比に対して信号電位は常にしきい値電位を上回るか、下回るかの二状態に近くなり、デューティー比に対する光源回路21への通電時間比率は図11の周波数10KHzのシミュレーション結果に示すように、デューティー比に対してより急な変化となる。
If pulse power is input at a high frequency so that the time variation of the potential at both ends of the capacitor C21 is small, the time variation of the signal potential Vs is also small. As shown in the simulation of FIG. As shown in the simulation result of the frequency of 10 KHz in FIG. 11, the ratio of the energizing time to the
発光装置200は、パルス電力入力のデューティー比が小さいときには、第1と第2の光源回路21、22の両方の発光部はそれぞれデューティー比に比例した通電時間比率により発光し、デューティー比がある点よりも大きくなると、光源回路21上の発光部への通電時間比率が小さくなることで発光強度は徐々に小さくなり、一方で光源回路22上の発光部への通電時間比率はデューティー比に応じて大きくなり発光強度が増す。さらにデューティー比が大きくなると、光源回路21には電流が流れなくなり、光源回路22上の発光部のみが発光することとなる。以上により、発光装置200はデューティー比の調節により発光色の変化を実現することが可能となる。また実施の形態1と同様に、周波数などのパルス電力入力の波形による光出力や発光色の調整も可能である。
In the
(実施の形態3)
図12に示すように、本発明の実施の形態3に係る発光装置300は、実施の形態1と同様に異なる発光色を発する発光部を備えた光源回路31、32と制御回路301を有する。光源回路31、32と制御回路301はパルス出力電源より電力供給され、制御回路301は信号生成回路302とスイッチング回路303、304を有する。スイッチング回路303は光源回路31とパルス出力電源と電気的に直列に接続し、スイッチング回路304は光源回路32とパルス出力電源と電気的に直列に接続し、それぞれのスイッチング回路によって各光源回路への通電が制御される。
(Embodiment 3)
As shown in FIG. 12, the
本実施の形態においては、信号生成回路302からの制御信号は2つの信号電位Vs31とVs32である。信号電位Vs31は第1の光源回路31への通電を制御するNOT回路を有するスイッチング回路303と接続し、信号電位Vs32は第2の光源回路32への通電を制御するスイッチング回路304と接続する。なお、1つの信号電位によって、両方のスイッチング回路が制御されても良い。
In the present embodiment, the control signals from the
発光装置300が所望の発光変化特性となる信号電位Vs31、Vs32を得るため、信号生成回路302上の第1の抵抗R31、第2の抵抗R32、R33の抵抗値やコンデンサC31のキャパシタンスは適宜設定されることが好ましい。また、信号電位Vs31、Vs32ごとに個別の信号生成回路が設けられていても良い。
In order for the
第1と第2の光源回路31、32それぞれがスイッチング回路303、304と電気的に接続することで、実施の形態1と実施の形態2で示したようにパルス電力入力のデューティー比や周波数などによって、それぞれの光源回路31、32に流れる電流が制御される。
As the first and second
例えば、デューティー比が小さい領域で、スイッチング回路303のスイッチング素子Q32はオン、スイッチング回路304のスイッチング素子Q33はオフの状態であれば、第1の光源回路31のみに電流が流れ、デューティー比に比例して、第1の光源回路31への通電時間比率は変化する。デューティー比が大きくなり、信号電位Vs31がしきい値電位を超え始めると、徐々に第1の光源回路に流れる通電時間比率が小さくなっていき、信号電位Vs32がしきい値電位を超え始めると、第2の光源回路32への通電時間比率が大きくなっていく。さらにデューティー比が大きくなり、常に信号電位Vs31、Vs32がしきい値電位を超える状態となれば、スイッチング回路303のスイッチング素子Q32はオフ、スイッチング回路304のスイッチング素子Q33はオンの状態となり、第2の光源回路32のみに電流が流れる。
For example, if the switching element Q32 of the
以上によって、発光装置300は、デューティー比が小さい領域では第1の光源回路の発光色のみを発し、デューティー比が大きくなると第1と第2の光源回路の混合色を発し、さらにデューティー比が大きくなると第2の光源回路の発光色のみを発するようになる。なお、このように第1の光源回路31のみに電流が流れるデューティー比領域と第2の光源回路32のみに電流が流れるデューティー比領域を有することで、発光装置300の調色範囲が広くなるため、好ましい。
As described above, the
コンデンサC31の両端電位の時間変動が小さくなるような高い周波数でのパルス電力入力であれば、スイッチング回路上のスイッチング素子Q32、Q33のオンオフは、デューティー比の変化に対してより急な変化となる。そのため、デューティー比の変化に対して、第1と第2の光源回路両方に電流が流れて混合色を発するデューティー比の領域がわずかで、主に第1の光源回路31の発光色もしくは第2の光源回路32の発光色のいずれかで発光する発光装置とすることも可能である。例えば、デューティー比0〜50%領域においては第1の光源回路31の発光部のみが発光し、デューティー比60〜100%領域においては第2の光源回路32の発光部のみが発光するといった設計も可能である。
If pulse power is input at a high frequency so that the time variation of the potential at both ends of the capacitor C31 is small, the on / off of the switching elements Q32 and Q33 on the switching circuit changes more rapidly with respect to the change of the duty ratio. . Therefore, with respect to the change of the duty ratio, the area of the duty ratio where the current flows in both the first and second light source circuits to generate the mixed color is small, and the emission color of the first
このとき、第1の光源回路31が発光するデューティー比領域では通電時間比率はデューティー比に比例し、第2の光源回路32が発光するデューティー比領域でも通電時間比率はデューティー比の増加に応じて大きくなるため、各デューティー比領域内でのデューティー比の調節により、それぞれの光源回路へ流れる時間平均電流量を制御し、異なる発光色での明るさを独立に調整することが可能となる。
At this time, in the duty ratio region where the first
さらに、高速でデューティー比を変化させ、2つの発光色を高速で切り替えることで、発光装置300から混色を発することも可能である。
Furthermore, it is also possible to emit mixed colors from the
つまり、本発明の実施の形態3において、パルス電力入力の波形制御のみで、発光色と明るさをそれぞれ独立に調整することが可能となることを意味する。本方式であれば、それぞれの光源回路に流れる電流を外部からの信号入力によって個別に制御するなどの複雑な方式を用いずに、パルス電力入力のみによる構成が簡単で小型化が図れる調光調色のための制御回路を実現することができる。
That is, in
また、本発明の発光装置の光出力と発光色それぞれの調整は、パルス出力電源のみの制御によって実現できるため、照明制御システムとしても簡素化することができる。例えば、つまみの回転操作でオフ状態からデューティー比100%まで連続的に変化させる信号と、つまみのプッシュ操作で周波数を変える信号をパルス出力電源に与えることで、明るさの変化とともに徐々に発光色が変わるモードと2色それぞれで明るさを調整するモードをつまみのみで提供するシンプルなユーザーインターフェースが実現可能である。 In addition, since the adjustment of the light output and the emission color of the light emitting device of the present invention can be realized by controlling only the pulse output power source, it can be simplified as an illumination control system. For example, by giving a pulse output power supply a signal that continuously changes from an off state to a duty ratio of 100% by rotating the knob and a signal that changes the frequency by pushing the knob, the emission color gradually increases with changes in brightness. It is possible to realize a simple user interface that provides a mode that changes the brightness and a mode that adjusts the brightness for each of the two colors using only a knob.
(実施の形態4)
図13に示すように、本発明の実施の形態4に係る発光装置400は、3つの異なる発光色を発する発光部を備えた光源回路41、42、43と制御回路401を有する。光源回路41、42、43と制御回路401はパルス出力電源より電力供給され、制御回路401は信号生成回路402、403とスイッチング回路404、405、406を有する。スイッチング回路404は光源回路41とパルス出力電源と電気的に直列に接続し、スイッチング回路405は光源回路42とパルス出力電源と電気的に直列に接続し、スイッチング回路406は光源回路43とパルス出力電源と電気的に直列に接続し、それぞれのスイッチング回路によって通電が制御される。
(Embodiment 4)
As shown in FIG. 13, the
本実施の形態においては、信号生成回路402からの制御信号は2つの信号電位Vs41とVs42であり、信号生成回路403からの制御信号は2つの信号電位Vs43とVs44である。
In the present embodiment, the control signal from the
信号電位Vs41は第1の光源回路41の通電を制御するスイッチング回路404と接続し、信号電位Vs42、Vs43は第2の光源回路42への通電を制御するスイッチング回路405と接続し、信号電位Vs44は第3の光源回路44への通電を制御するスイッチング回路406と接続する。なお、スイッチング回路404、405はNOT回路を備え、スイッチング回路405はスイッチング素子Q43、Q44を直列に備える。
The signal potential Vs41 is connected to a switching circuit 404 that controls energization of the first
発光装置400が所望の発光変化特性となる信号電位Vs41、Vs42、Vs43、Vs44を得るため、信号生成回路402上の第1の抵抗R41、第2の抵抗R42、R43、信号生成回路403上の第1の抵抗R4a、第2の抵抗R4b、R4cの抵抗値やコンデンサC41、C42のキャパシタンスは適宜設定されることが好ましい。
In order for the
なお、信号電位Vsごとに信号生成回路が設けられていても良い。もしくは単一の信号生成回路から全ての信号電位Vsが得られても良い。 Note that a signal generation circuit may be provided for each signal potential Vs. Alternatively, all signal potentials Vs may be obtained from a single signal generation circuit.
信号電位Vs41、Vs42がパルス電力入力オン期間内でそれぞれ接続するスイッチング回路404、405のオンオフを切り替えるしきい値電位に達するデューティー比は、信号電位Vs43、Vs44がそれぞれ接続するスイッチング回路405、406のオンオフを切り替えるしきい値電位に達するデューティー比よりも小さいことが好ましく、0%からデューティー比が大きくなるに従い、第1の光源回路41、第2の光源回路42、第3の光源回路43と順に通電が切り替わるようにすることができる。
The duty ratio at which the signal potentials Vs41 and Vs42 reach the threshold potential for switching on and off of the switching
具体的には、デューティー比が小さい時は、スイッチング回路内のスイッチング素子Q42、Q43、Q44、Q46はオン、オフ、オン、オフであり、第1の光源回路41のみに電流が流れる。デューティー比が大きくなり、信号電位Vs41、Vs42がしきい値電位を超えるパルス電力入力オン期間では、それぞれのスイッチング素子Q42、Q43、Q44、Q46はオフ、オン、オン、オフとなり、第2の光源回路42のみに電流が流れる。デューティー比がさらに大きくなり、信号電位Vs43、Vs44がしきい値電位を超えるパルス電力入力オン期間では、それぞれのスイッチング素子Q42、Q43、Q44、Q46はオフ、オン、オフ、オンとなり、第3の光源回路43のみに電流が流れる。
Specifically, when the duty ratio is small, the switching elements Q42, Q43, Q44, and Q46 in the switching circuit are on, off, on, and off, and current flows only through the first
コンデンサC41、C42の両端電位の時間変動が小さくなるような高い周波数でのパルス電力入力であれば、信号電位の時間変動も小さくなり、デューティー比0〜100%の中で、第1の光源回路41上の発光部のみが発光するデューティー比領域、第2の光源回路42上の発光部のみが発光するデューティー比領域、第3の光源回路43上の発光部のみが発光するデューテュー比領域が主に存在するよう、コンデンサと抵抗の値を設定することができ、それぞれのデューティー比の領域内でさらにデューティー比を調節することで各光源回路に流れる時間平均電流量を制御することが可能となる。
If pulse power is input at a high frequency such that the time variation of the potentials at both ends of the capacitors C41 and C42 is small, the time variation of the signal potential is also small, and the first light source circuit has a duty ratio of 0 to 100%. The duty ratio area where only the light emitting part on 41 emits light, the duty ratio area where only the light emitting part on the second
上記により、異なる発光色を有する3つの光源回路を用いて、3色の光出力の調整を行うことができ、例えばそれぞれの光源回路の発光部を赤色(R)LEDパッケージ、緑色(G)LEDパッケージ、青色(B)LEDパッケージもしくは各スイッチング回路と接続したRGBのLEDパッケージを用いれば、いわゆるマルチカラーの発光装置が実現可能となる。また、同様にスイッチング回路と光源回路を増やすことで、例えば白色(W)を加えたRGBWなどの4色以上の発光も可能である。 With the above, it is possible to adjust the light output of the three colors using the three light source circuits having different emission colors. For example, the light emitting part of each light source circuit is formed of a red (R) LED package and a green (G) LED. If a package, a blue (B) LED package, or an RGB LED package connected to each switching circuit is used, a so-called multicolor light emitting device can be realized. Similarly, by increasing the number of switching circuits and light source circuits, it is possible to emit light of four or more colors such as RGBW with white (W) added.
さらに、パルス出力電源のデューティー比を高速で変化させ、短時間の間に赤、緑、青と発光色を切り替えることで、発光装置は混合色を発することができ、任意の色度点の発光色出力も可能となる。また例えば、デューティー比を連続的に変化させることで、時間に応じて発光色の切り替わる多色発光の発光装置を提供することも可能である。 In addition, by changing the duty ratio of the pulse output power supply at high speed and switching the emission color between red, green and blue in a short time, the light emitting device can emit mixed colors and emit light at any chromaticity point Color output is also possible. In addition, for example, it is possible to provide a multicolor light emitting device in which the light emission color is switched according to time by continuously changing the duty ratio.
また、各スイッチング回路は保持容量を有する構成であっても良く、スイッチング回路406の変形例である図14のスイッチング回路4061に示すように、信号電位Vs44により、トランジスタQ47がオンとなることで、保持コンデンサC43を充電するとともに、スイッチング素子Q49がオンとなって、出力端子458を通じて光源回路43が発光する。保持コンデンサC43に電荷が蓄えられれば、パルス出力電源のデューティー比の変化によって信号電位Vs44が変動しても、保持コンデンサC43に蓄えられた電荷がスイッチング素子Q49をオンとするため、パルス電力入力のオン期間は、スイッチング回路4061を通じて、光源回路43は発光する。
Each switching circuit may have a storage capacitor. As shown in a
抵抗R4dの抵抗値と保持コンデンサC43により、トランジスタQ47のオン時間によるスイッチング素子Q49にかかる保持電圧が決まるため、Vs44がオン信号となる時間によってスイッチング回路4061を通って光源回路43に流れる電流量を制御することもできる。なお、入力オフ時のコンデンサC43の放電を防ぐため、ダイオードD1が接続されることが好ましい。
Since the holding voltage applied to the switching element Q49 according to the ON time of the transistor Q47 is determined by the resistance value of the resistor R4d and the holding capacitor C43, the amount of current flowing through the
スイッチング回路4061をオフとするには、逆向きに電圧を印加することで、トランジスタQ48をオンとし、保持コンデンサC43に蓄えられた電荷の放電によって、スイッチング素子Q49がオフとなる。または、信号生成とは別のデューティー比区分を設けて、保持コンデンサを放電するためのスイッチング素子をオンする信号を与えるようにしても良い。もしくは、第3の入力配線を有し、第3の入力配線からの電気的入力によって、保持コンデンサを放電しても良い。
In order to turn off the
各スイッチング回路が同様に保持容量コンデンサを有する構造であれば、信号生成や保持コンデンサ放電とは別のデューティー比区分での通電時に、各光源回路からの同時発光が可能となる。例えば、図15に示すようにパルス電力入力をそれぞれのスイッチング回路へのオン信号となるデューティー比でTr、Tg、Tb時間入力し、保持コンデンサの充電によってRGB各光源回路に流れる電流を設定した後、各信号電位に影響を与えない別のデューティー比区分でTon時間通電すれば、Ton時間RGBの光源回路を所望の発光強度比率で発光させることができる。 If each switching circuit similarly has a holding capacitor, it is possible to emit light simultaneously from each light source circuit during energization in a duty ratio section different from signal generation and holding capacitor discharge. For example, as shown in FIG. 15, after the pulse power input is input for Tr, Tg, Tb time with a duty ratio that becomes an ON signal to each switching circuit, and the current flowing to each RGB light source circuit is set by charging the holding capacitor If the Ton time energization is performed in another duty ratio section that does not affect each signal potential, the Ton time RGB light source circuit can emit light at a desired emission intensity ratio.
制御回路が半導体プロセスで形成された素子であって、制御回路素子上にLED素子が直接搭載されたマイクロLEDのような小型マルチカラーLEDデバイスが構成されても良く、各LED素子に対する個別の電力入力が不要なため、基板側との接続点数が削減でき、実装上も好ましい。 A small multi-color LED device such as a micro LED in which the control circuit is an element formed by a semiconductor process and the LED element is directly mounted on the control circuit element may be configured. Since no input is required, the number of connection points with the substrate side can be reduced, which is preferable in terms of mounting.
図16に示すように、本発明の制御回路501およびRGBのLED素子を備えた光源回路を有する発光装置500を電力入力配線561、562のマトリクス上に配置することで、パルス電力入力での発光色の設定と混合色の発光による、カラーディスプレイとして用いられても良く、RGBを個別に制御する方式と比べて、必要な配線を大幅に削減することができる。
As shown in FIG. 16, the
例えば、配線561aと562aのみ瞬間的に正負を逆にし、配線561aと562aと回路上接続する発光装置500aaの保持コンデンサを放電させ、配線562bと配線562cを非通電とした状態で配線561aからパルス電力入力によって、発光装置500aaの発光色を設定することができる。この操作を各組の配線で行うことで、マトリクス上に配置された発光装置500の発光色を設定し、全体でカラーディスプレイとして表示をさせることが可能となる。
For example, only the
各光源回路は非通電の場合にも短時間発光を維持できる様、発光素子と並列にコンデンサが備えられていても良い。コンデンサの放電が信号生成回路に影響を与えないよう、光源回路の配線上にはダイオードが直列に備えられていることが好ましい。また、スイッチング回路をオフとする場合は、光源回路のコンデンサも放電される回路構成であることで、残像の影響を除くことができる。 Each light source circuit may be provided with a capacitor in parallel with the light emitting element so that light emission can be maintained for a short time even when no power is supplied. It is preferable that a diode is provided in series on the wiring of the light source circuit so that the discharge of the capacitor does not affect the signal generation circuit. Further, when the switching circuit is turned off, the influence of the afterimage can be eliminated by the circuit configuration in which the capacitor of the light source circuit is also discharged.
なお、その他の参考形態として、信号生成回路は、パルス電力入力の波形を検知し、信号電位Vsを与えるその他の回路であっても良く、例えば、図17に示すように信号生成回路602内にマイコン606が使われていても良く、デューティー比に応じて発光色や明るさをより任意に変化させることが可能となる。
As another reference form, the signal generation circuit may be another circuit that detects the waveform of the pulse power input and applies the signal potential Vs. For example, as shown in FIG. A
マイコン606は抵抗R9、R10の分圧によって得られる電位Vpの変動によって、パルス電力入力のデューティー比や周波数、オン時間の長さなどを検知し、発光装置が所望の発光特性となるよう、それぞれのスイッチング回路への信号電位Vs61、Vs62を与える。例えば、マイコン606のプログラムはパルス電力入力のデューティー比と周波数の組み合わせを受けて様々に信号電位Vs61、Vs62を与え、発光装置の発光色と明るさをより任意に制御することも可能である。さらには、電力入力の入切をマイコン606が検知することによって、デューティー比に対する発光色変化の関係が変わっても良い。
The
好ましくは、パルス電力入力は定電圧の矩形波であって、マイコン606への電源にはレギュレータが不要となり、パルス電力入力の波形を電圧閾値のみによって容易に検知でき、光源回路には制限抵抗のみで電流制御が可能であって、オン時間で直ちに発光させることができる。
Preferably, the pulse power input is a rectangular wave with a constant voltage, a regulator is not required for the power supply to the
マイコン606への電源電位VcにはコンデンサC61が並列に接続されることが好ましく、パルス電力入力のオフ時間にも一定の駆動電圧が確保される。
A capacitor C61 is preferably connected in parallel to the power supply potential Vc to the
本発明は上述した実施形態に限定されるものでは無く、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments, respectively. Is also included in the technical scope of the present invention.
実施例1では、実施の形態1と同様の構成の発光装置を用いて試験を行った。
In Example 1, a test was performed using a light-emitting device having the same structure as that of
制御回路102のR1は15KΩ、R2は5.9KΩ、コンデンサC1は0.1μFを用い、スイッチング素子は東芝製電界効果トランジスタ2SK4017を用いた。
In the
パルス出力電源には12V定電圧パルス変調出力電源を用い、パルス出力電源と直接接続する第1の光源回路の発光部には色温度2800Kの発光色を示すLEDパッケージを用い、スイッチング回路と接続する第2の光源回路の発光部には色温度4000Kの発光色を示すLEDパッケージを用いた。通電時に各光源回路に流れる電流は、それぞれの光源回路上の抵抗の値によって調節した。 A 12V constant voltage pulse modulation output power source is used as the pulse output power source, and an LED package showing a light emission color with a color temperature of 2800K is used as the light emitting portion of the first light source circuit directly connected to the pulse output power source, which is connected to the switching circuit. For the light emitting part of the second light source circuit, an LED package showing an emission color with a color temperature of 4000K was used. The current flowing through each light source circuit during energization was adjusted according to the resistance value on each light source circuit.
パルス出力電源の出力周波数を1KHzと10KHzでの、パルス出力電源のデューティー比ごとの各光源回路への電流値と、発光装置の発光色と相対光束を確認した。パルス出力電源による通電であるため、各光源回路の電流値は時間平均された値である。発光装置の発光色と相対光束は、第1の光源回路の発光部と第2の光源回路の発光部からの混合光によって測定した。 When the output frequency of the pulse output power source was 1 KHz and 10 KHz, the current value to each light source circuit for each duty ratio of the pulse output power source, the emission color of the light emitting device, and the relative luminous flux were confirmed. Since the current is supplied by the pulse output power source, the current value of each light source circuit is a time averaged value. The luminescent color and relative light flux of the light emitting device were measured by the mixed light from the light emitting part of the first light source circuit and the light emitting part of the second light source circuit.
図18にデューティー比に対して各光源回路に流れる電流の大きさの変化を示す。第1の光源回路に流れる電流はパルス電源出力のデューティー比に対して比例するが、第2の光源回路に流れる電流は図5、図7において第2の光源回路の通電時間比率をシミュレーションしたのと同様の変化を示す。 FIG. 18 shows changes in the magnitude of current flowing through each light source circuit with respect to the duty ratio. The current flowing through the first light source circuit is proportional to the duty ratio of the pulse power supply output, but the current flowing through the second light source circuit was simulated for the energization time ratio of the second light source circuit in FIGS. Shows the same change.
図19は発光装置の発する相対光束に対する発光色の色温度の変化を示すグラフである。パルス出力電源からのパルス電力入力のデューティー比に応じた相対光束の変化に対して、発光色の色温度が変化することが分かる。また、パルス出力電源の出力周波数が1KHz、10KHzの違いによって、発光色変化は異なる様相を示すことが分かる。 FIG. 19 is a graph showing changes in the color temperature of the emitted color with respect to the relative luminous flux emitted from the light emitting device. It can be seen that the color temperature of the emission color changes with respect to the change of the relative luminous flux according to the duty ratio of the pulse power input from the pulse output power supply. It can also be seen that the emission color change shows a different aspect depending on the difference in the output frequency of the pulse output power source between 1 KHz and 10 KHz.
実施例2では、実施の形態3と同様の構成の発光装置を用いて試験を行った。
In Example 2, a test was performed using a light-emitting device having a structure similar to that of
制御回路102のR31は15KΩ、R32は3.9KΩ、R33は2KΩ、コンデンサは0.1μFを用い、スイッチング素子Q32、Q33として東芝製電界効果型トランジスタ2SK4017を用い、スイッチング素子Q31は東芝製トランジスタ2SC1815を用いた。
R31 of the
実施例1と同様に、パルス出力電源には12V定電圧パルス変調出力電源を用い、NOT回路により制御されるスイッチング回路303と接続する第1の光源回路の発光部には色温度2800Kの発光色を示すLEDパッケージを用い、スイッチング回路304と接続する第2の光源回路の発光部には色温度4000Kの発光色を示すLEDパッケージを用いた。通電時に光源回路に流れる電流は、それぞれの光源回路上の抵抗の値によって調節した。
As in the first embodiment, a 12V constant voltage pulse modulation output power source is used as the pulse output power source, and the light emitting portion of the first light source circuit connected to the
パルス出力電源の出力周波数を1KHzおよび10KHzとし、パルス出力電源のデューティー比に対する各光源回路への電流値と発光色の色温度と相対光束の変化を確認した。パルス出力電源による通電であるため、各光源回路の電流値は時間平均された値を測定した。 The output frequency of the pulse output power source was set to 1 KHz and 10 KHz, and changes in the current value to each light source circuit, the color temperature of the emitted color, and the relative luminous flux with respect to the duty ratio of the pulse output power source were confirmed. Since the current is supplied by the pulse output power source, the current value of each light source circuit was measured as a time averaged value.
図20にデューティー比に対して各光源回路に流れる電流の大きさの変化を示す。第1および第2の光源回路に流れる電流値はデューティー比によってその比率が変化することが分かる。特にパルス出力電源の出力周波数が10KHzであれば、デューティー比50〜55%の間で電流が流れる光源回路が急激に切り替わっていることが分かる。 FIG. 20 shows changes in the magnitude of the current flowing through each light source circuit with respect to the duty ratio. It can be seen that the ratio of the current value flowing through the first and second light source circuits varies depending on the duty ratio. In particular, when the output frequency of the pulse output power supply is 10 KHz, it can be seen that the light source circuit through which current flows at a duty ratio of 50 to 55% is rapidly switched.
そのため、図21に示すようにデューティー比が大きくなるに従って、発光装置の発する発光色は、第1の光源回路の発光色2800Kから第2の光源回路の発光色4000Kに変化していき、特に電源のパルス出力周波数が10KHzであれば、電流の切り替わりに応じて急激に色温度が変化している。 Therefore, as shown in FIG. 21, as the duty ratio increases, the light emission color emitted from the light emitting device changes from the light emission color 2800K of the first light source circuit to the light emission color 4000K of the second light source circuit. If the pulse output frequency is 10 KHz, the color temperature changes abruptly according to the switching of the current.
併せて図22に示すようにデューティー比によって明るさも変化していくが、特にパルス出力電源の出力周波数が10KHzであれば、デューティー比50%までと55%以降の別々の発光色となる領域で、デューティー比によってそれぞれ明るさを調整することができた。 In addition, as shown in FIG. 22, the brightness also changes depending on the duty ratio. Particularly, when the output frequency of the pulse output power source is 10 KHz, in the region where the duty ratios are 50% and 55% or later, the emission colors are different. The brightness could be adjusted according to the duty ratio.
実施例3では、実施の形態4と同様の構成の発光装置を用いて試験を行った。
In Example 3, a test was performed using a light-emitting device having a structure similar to that of
制御回路401の抵抗R41、R42、R43、R4a、R4b、R4cはそれぞれ10KΩ、2KΩ、1.8KΩ、9KΩ、2KΩ、800Ωを用い、コンデンサC41、C42はいずれも0.1μFを用い、スイッチング素子Q41、Q42、Q43、Q44、Q45、Q46は東芝製トランジスタ2SC1815を用いた。
The resistors R41, R42, R43, R4a, R4b, and R4c of the
パルス出力電源には12V定電圧パルス変調出力電源を用い、第1の光源回路41の発光部は赤色LEDパッケージ、第2の光源回路42の発光部は緑色LEDパッケージ、第3の光源回路43の発光部は青色LEDパッケージを用いた。通電時に各光源回路に流れる電流は、それぞれの光源回路上の抵抗の値によって調節した。
A 12 V constant voltage pulse modulation output power source is used as the pulse output power source. The light source of the first
図23にパルス出力電源の出力周波数が10KHzにおけるデューティー比に対する各光源回路の電流の大きさの変化を示す。デューティー比0〜35%では主に赤色LEDパッケージを有する第1の光源回路に通電し、デューティー比45〜70%までは主に緑色LEDパッケージを有する第2の光源回路に通電し、デューティー比80〜100%までは主に青色LEDパッケージを有する第3の光源回路に通電することが分かる。デューティー比によって赤色、緑色、青色の異なる色の発光を得られ、それぞれの発光色の領域においてデューティー比の調節によりそれぞれの光源回路への電流量も個別に制御できることが確認できた。 FIG. 23 shows a change in the magnitude of the current of each light source circuit with respect to the duty ratio when the output frequency of the pulse output power supply is 10 KHz. When the duty ratio is 0 to 35%, the first light source circuit having the red LED package is mainly energized, and when the duty ratio is 45 to 70%, the second light source circuit having the green LED package is mainly energized. It can be seen that up to ˜100% is energized mainly to the third light source circuit having the blue LED package. It was confirmed that light emission of different colors of red, green, and blue can be obtained depending on the duty ratio, and the current amount to each light source circuit can be individually controlled by adjusting the duty ratio in each light emission color region.
10 パルス変調出力電源
20 電源制御装置
30 定出力電源
40 パルス化制御装置
11,21,31,41,61 第1の光源回路
12,22,32,42,62 第2の光源回路
43 第3の光源回路
100,200,300,400,500,600 発光装置
101,1011,201,2011,301,401,501,601 制御回路
102,1021,202,2021,302,402,403,602 信号生成回路
103,203,2031,303,304,404,405,406,4061,603,604 スイッチング回路
104 パルス化回路
105 パルス電力波形検知回路
606 マイコン
151,152,251,252,2511,2521,351,352,451,452,651,652 電力入力端子
153,154,155,156,253,254,255,256,2531,2541,2551,2561,353,354,355,356,453,454,455,456,457,458,653,654,655,656 出力端子
561,562 パルス電力入力配線
DESCRIPTION OF
Claims (5)
少なくとも一つの前記光源回路と電気的に接続するスイッチング回路を有し、
前記信号生成回路は第1の抵抗とコンデンサを直列に備え、
前記コンデンサは第2の抵抗を含むバイパス回路を備え、
前記スイッチング回路はスイッチング素子を備え、
前記信号生成回路からの制御信号は前記パルス電力源の波形に応じて前記スイッチング回路のオン信号またはオフ信号となることを特徴とする、発光装置の制御回路。 A signal generation circuit electrically connected to a pulse power source serving as a power supply source to a plurality of light source circuits having a light emitting unit;
A switching circuit electrically connected to at least one of the light source circuits;
The signal generation circuit includes a first resistor and a capacitor in series,
The capacitor includes a bypass circuit including a second resistor;
The switching circuit includes a switching element,
The control circuit of the light emitting device, wherein the control signal from the signal generating circuit is an on signal or an off signal of the switching circuit according to a waveform of the pulse power source.
一つの前記スイッチング回路のみをオンとし、他の前記スイッチング回路をオフとする前記制御信号の組み合わせを与える前記パルス電力源の前記波形が、それぞれの前記スイッチング回路に対して存在することを特徴とする、請求項1に記載の発光装置の制御回路。 The switching circuit electrically connected to the light source circuit is plural,
The waveform of the pulse power source that provides a combination of the control signals that turns on only one of the switching circuits and turns off the other switching circuit exists for each of the switching circuits. The control circuit of the light-emitting device according to claim 1.
前記補助スイッチング素子は補助コンデンサと補助抵抗の少なくともいずれか一方を直列に備え、
前記補助スイッチング素子は前記パルス電力源の前記波形に応じてオンオフすることを特徴とする、請求項1に記載の発光装置の制御回路。 The signal generation circuit includes an auxiliary switching element in parallel with the capacitor,
The auxiliary switching element includes at least one of an auxiliary capacitor and an auxiliary resistor in series,
The light emitting device control circuit according to claim 1, wherein the auxiliary switching element is turned on / off according to the waveform of the pulse power source.
前記保持容量に保持される電圧に基づいて前記光源回路から前記スイッチング回路を流れる電流が制御されることを特徴とする、請求項1に記載の発光装置の制御回路。 The switching circuit includes a storage capacitor;
2. The control circuit for a light emitting device according to claim 1, wherein a current flowing from the light source circuit to the switching circuit is controlled based on a voltage held in the holding capacitor.
少なくとも一つの前記光源回路上の前記発光部からの発光色は、他の前記光源回路上の前記発光部からの前記発光色とは異なり、
請求項1−4いずれか一項に記載の制御回路を備えることを特徴とする、発光装置。 A plurality of the light source circuits having the light emitting section;
The emission color from the light emitting unit on at least one of the light source circuits is different from the emission color from the light emitting unit on the other light source circuit,
A light emitting device comprising the control circuit according to claim 1.
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