JP6719939B2 - 照明装置 - Google Patents

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Description

本発明は、照明装置に関する。
近年、照明装置用の光源として、白熱電球に代わりLED光源が広く用いられるようになった。また、照明の色温度と、ユーザの活動性との関係が広く認知されるようになっている。これに伴い、ユーザの活動状況に応じて照明の色温度を変更できる照明装置のニーズが高まっている。
中でも、光量に応じて色温度を変更する照明装置は、ユーザが光量のみを調節すればよいため、非常に有用である。例えば、ユーザの活動時には、昼白色や昼光色の高色温度かつ高光量の光を照射でき、ユーザがリラックスしたい時には、電球色や温白色の低色温度かつ低光量の光を照射できるリビング用の照明が考えられる。また、例えば、高光量時には優しい色合いの白色や温白色の低色温度の光を照射し、省エネモードの低光量時には、低光量であっても文字がはっきりと見やすい昼白色や昼光色の高色温度の光を照射する読書用の部分照明が考えられる。
このような、光量に応じて色温度を変更する照明装置は、例えば、特許文献1に示されている。特許文献1に記載の照明装置は、抵抗素子を用いて、第1の白色光源に供給される電流量と第2の白色光源に供給される電流量とを調整し、電流値に応じて回路全体の照射光の色温度が変化するように構成されている。
具体的には、この照明装置は、直列に接続された複数の第1の白色発光ダイオードを備えた第1の白色光源と、抵抗と複数の第2の白色発光ダイオードとが直列に接続された第2の白色光源とを有する。第1の白色光源は、第1の色温度を有する。第2の白色光源は、第1の色温度よりも低い第2の色温度を有する。第1の白色光源と第2の白色光源とは、並列に接続される。また、第1の白色光源の駆動電圧(順方向降下電圧)は、第2の白色光源の駆動電圧(順方向降下電圧)よりも高い(段落0007)。
この照明装置では、電流値が第1の白色光源の駆動電流未満の場合には、第2の白色光源に支配的に電流が流れるが、電流値が第1の白色光源の駆動電流以上の場合には、第1の白色光源に支配的に電流が流れる(段落0032)。
国際公開第2015/141222号
しかしながら、製造上、発光ダイオードの順方向降下電圧には、ばらつきが生じる。このため、特許文献1に記載の照明装置は、調光調色に係る回路毎に、第1の白色光源の駆動電流にばらつきが生じる。その結果、製品ごとに電流値に対する回路全体の照射光の色温度にばらつきが生じる。
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、発光ダイオードの順方向降下電圧にばらつきがある場合であっても、電流値に対する照射光の色温度の回路毎のばらつきを抑制できる技術を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本願の第1発明は、第1色温度の光を照射する複数の第1LED光源が直列に接続された第1光源列と、定電流素子と、前記第1色温度と異なる第2色温度の光を照射する複数の第2LED光源とが直列に接続された第2光源列と、前記第1光源列と前記第2光源列を並列に接続し、供給される電流を前記第1光源列および前記第2光源列に流す入力部と、を有する調光調色回路を備えた照明装置である。
本願の第2発明は、第1発明の照明装置であって、前記第1色温度は、前記第2色温度よりも高色温度である。
本願の第3発明は、第1発明または第2発明の照明装置であって、前記第1光源列に含まれる前記第1LED光源の数は、前記第2光源列に含まれる前記第2LED光源の数よりも多い。
本願の第4発明は、第3発明の照明装置であって、前記第1LED光源の数は、前記第2LED光源の数より2個または3個多い。
本願の第5発明は、第1発明ないし第4発明の照明装置であって、前記定電流素子は、定電流ダイオードである。
本願の第6発明は、第1発明ないし第5発明のいずれかの照明装置であって、前記入力部は、所望の可変電流値の電力を供給する定電流源と接続される。
本願の第1発明から第6発明によれば、各LED光源の順方向降下電圧にばらつきがある場合であっても、電流値に対する照射光の色温度の回路毎のばらつきを抑制できる。
第1実施形態に係る照明装置の斜視図である。 第1実施形態に係る照明装置のカバーを取り外した状態の正面図である。 第1実施形態に係る調光調色回路の回路図である。 第1実施形態に係る定電流ダイオードの電圧−電流特性を示した図である。 第1実施形態に係る照明装置の調光率と光束および色温度との関係を示した図である。 第1実施形態に係る照明装置の調光率と光束との関係を示したグラフである。 第1実施形態に係る照明装置の調光率と色温度との関係を示したグラフである。 変形例に係る調光調色回路の回路図である。 変形例に係る調光調色回路の回路図である。 変形例に係る調光調色回路の回路図である。 変形例に係る調光調色回路の回路図である。
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
<1.第1実施形態>
本発明の第1実施形態に係る照明装置1は、チューブ型LEDライトである。図1は、本発明の第1実施形態に係る照明装置1の斜視図である。図2は、照明装置1のカバー12を取り外した状態の正面図である。図3は、照明装置1が有する調光調色回路14の回路図である。
図1および図2に示すように、照明装置1は、ケーシング11と、カバー12と、光源部13とを有する。以下では、ケーシング11に対してカバー12側を正面側として、各部の位置関係を説明する。
ケーシング11は、内部に光源部13を収容する筐体である。ケーシング11は、正面側に開口を有する有底四角筒形状の筐体である。
カバー12は、ケーシング11の正面側の開口を覆う部材である。カバー12には、光透過性を有し、かつ、透過光を拡散する拡散板が用いられる。
光源部13は、ケーシング11とカバー12とにより囲まれた内部空間に配置される。図2に示すように、光源部13は、基板20と、基板20上に配置された第1発光部21および第2発光部22を有する。第1発光部21は、第1色温度の白色光を正面側へと照射する機能を有する。第1発光部21は、第1色温度の白色光を照射する54個の第1LED光源31を有する。54個の第1LED光源31は、基板20の正面側の面に、ケーシング11の長手方向に沿って1列に、かつ、略等間隔に並べられている。
第2発光部22は、第2色温度の白色光を正面側へと照射する機能を有する。第2発光部22は、第2色温度の白色光を照射する50個の第2LED光源32を有する。50個の第2LED光源32は、基板20上に、ケーシング11の長手方向に沿って1列に、かつ、略等間隔に並べられている。本実施形態では、第1色温度は、第2色温度よりも高い色温度である。第1色温度は、一例として5700Kである。また、第2色温度は、一例として3000Kである。
照明装置1は、第1色温度の白色光と第2色温度の白色光とを、外部から供給される電流量により定まる調光率に対応する割合で照射することにより調光調色を実現する調光調色回路14を有する。調光調色回路14は、図3に示すように、2個の入力部33により、第1色温度の白色光を照射する光源列(以下「高色光源列」と称する)41、高色光源列42、第2色温度の白色光を照射する光源列(以下「低色光源列」と称する)51、および低色光源列52が並列に接続されて成る。入力部33は、高色光源列41、高色光源列42、低色光源列51および低色光源列52を並列に接続する並列接続配線部34に、端子部35が接続されて成る。ここで、高色光源列41および高色光源列42が第1発光部21を構成する。また、低色光源列51および低色光源列52が第2発光部を構成する。
高色光源列41および42は、それぞれ第1LED光源31が27個直列に接続されて成る。低色光源列51および52は、それぞれ1個の定電流ダイオード36と、25個の第2LED光源32とが直接に接続されて成る。
以下の説明では、高色光源列41に含まれる27個の第1LED光源31を、それぞれ区別するため、第1LED光源H1〜H27ともいう。同様に、高色光源列42に含まれる27個の第1LED光源31を、それぞれ第1LED光源H28〜H54ともいう。低色光源列51に含まれる25個の第2LED光源32を、それぞれ第1LED光源L1〜L25ともいう。低色光源列52に含まれる25個の第2LED光源32を、それぞれ第1LED光源L26〜L50ともいう。また、低色光源列51に含まれる定電流ダイオード36を定電流ダイオードC1ともいう。低色光源列52に含まれる定電流ダイオード36を定電流ダイオードC2ともいう。
定電流ダイオード36は、直列に接続される各素子に流れる電流の電流値を一定範囲内に制限する定電流素子である。図4は、種々の定電流ダイオードの電圧−電流特性を示した図である。本実施形態の定電流ダイオード36には、一例として、図4中にAで示す種類の定電流ダイオードが用いられる。
定電流ダイオード36は、特定の電圧範囲内(一例として約6〜11V)において、一定の電流値(一例として10mA)の電流を流す。以下、定電流ダイオード36に流れる電流値が安定する特定の電圧範囲を「安定電圧範囲」という。低色光源列51および52は、それぞれ、定電流ダイオード36を有することにより、第2LED光源L1〜L25および第2LED光源L26〜L50に、上述した一定の電流値の電流が流れる。
2つの端子部35には、電源回路が接続される。電源回路は、所望の可変電流値の電力を供給する定電流源として機能する。電源回路は、照明装置1の発光動作時に、端子部35を介して、4つの光源列41、42、51および52に対して電流を供給する。
続いて、調光調色回路14に供給される電流の電流値と、調光調色回路14に含まれるLED光源が発する光の光束および色温度との関係について説明する。図5は、照明装置1に設定される調光率、その調光率の場合に電源回路から供給される電流の電流値、第1発光部21に流れる電流の電流値と第1発光部21が照射する光の光束(図4中「5700K」の欄)、第2発光部22に流れる電流の電流値と第2発光部22が照射する光の光束(図4中「3000K」の欄)、および、第1発光部21が照射する光と第2発光部22が照射する光の合成光の光束とその色温度との関係を示した図である。調光率は、一例として、ユーザによってリモコンなどの入力装置を用いて照明装置1に入力されるなどにより、設定される。図6は、調光率と光束との関係を示したグラフである。図7は、調光率と色温度との関係を示したグラフである。
図5に示すように、照明装置1において調光率が100%に設定されている場合、電源回路から調光調色回路14に供給される電流は150mAである。このとき、低色光源列51および52に、定電流ダイオード36の機能により10mAずつの電流が流れる。よって、第2発光部22には、低色光源列51に流れる電流と、低色光源列52に流れる電流とを合わせた20mAの電流が流れる。これは、図5の表において、「3000K・電流」を示す列における「調光率=100%」を示す行に「20mA」と記載することで表されている。
一方、第1発光部21には、第2発光部22に流れた20mAの電流を除いた130mAの電流が流れる。これは、図5の表において、「5700K・電流」を示す列における「調光率=100%」を示す行に「130mA」と記載することで表されている。なお、このとき2つの高色光源列41および42には、それぞれ65mAの電流が流れる。なお、第1LED光源31および第2LED光源32の順電圧は約3Vである。
調光調色回路14に供給される電流値を次第に小さくする場合、供給される電流値が20mAを超えるときには、第2発光部22に20mAの電流が供給され、第1発光部21には残りの電流が供給される。すなわち、調光調色回路14に供給される電流値を上限値から次第に小さくすると、第2発光部22に供給される電流値は一定のまま、第1発光部21に供給される電流値が小さくなる。そして、調光調色回路14に供給される電流値が20mA以下である場合、第2発光部22に対してのみ電流が流れ、第1発光部21には電流が流れない。
このように、調光率の低い領域においては、第2発光部22に供給される電流値が、第1発光部21に供給される電流値よりも大きくなる。したがって、図5および図6に示すように、調光率の低い領域においては、第2発光部22が照射する3000Kの白色光が支配的となる。このため、図5および図7に示すように、調光率が低くなるにつれて、光源部13全体の照射光の色温度は3000K前後の電球色に近づく。
一方、調光率の高い領域においては、第1発光部21に供給される電流値が、第2発光部22に供給される電流値よりも大きくなる。すなわち、図5および図6に示すように、調光率が高くなるにつれて、第1発光部21が照射する5700Kの白色光が支配的となる。このため、図5および図7に示すように、調光率が高くなるにつれて、光源部13全体の照射光の色温度は5000K前後の昼白色に近づく。
ここで、各LED光源31および32の順方向降下電圧には、製造上ばらつきが生じうる。しかしながら、上記のように、各定電流ダイオード36にかかる電圧が6〜11Vの安定電圧範囲内であれば、各定電流ダイオード36に流れる電流は一定に保たれる。よって、第2LED光源32には一定の電流が流れる。したがって、第2発光部22に含まれる低色光源列51および52が照射する白色光の色温度は、製造上のばらつきに左右されず、一定に保たれる。このため、各LED光源31および32の順方向降下電圧に製造上ばらつきがある場合であっても、調光調色回路14に供給される電流値と、光源部13全体の照射光の色温度との関係が、調光調色回路14毎にばらつくのを抑制できる。
<2.変形例>
以上、本発明の主たる実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。
(1)
上述の実施形態では、調光調色回路14における高色光源列および低色光源列の数をそれぞれ2とする例で説明したが、本発明はこれに限られず、高色光源列および低色光源列の数がそれぞれ1以上であれば足りる。
図8は、本発明の一変形例に係る調光調色回路14Aの回路図である。この調光調色回路14Aは、2つの入力部33Aにより、1つの高色光源列41Aと、1つの低色光源列51Aとが並列に接続されて成る。入力部33Aは、1つの高色光源列41Aと、1つの低色光源列51Aとを並列に接続する並列接続配線部34Aに、端子部35Aが接続されて成る。高色光源列41Aは、第1LED光源H1〜H10が直列に接続されて成る。低色光源列51Aは、定電流ダイオードC1と、第2LED光源L1〜L7とが、直列に接続されて成る。
図9は、他の変形例に係る調光調色回路14Bの回路図である。調光調色回路14Bは、2つの入力部33Bにより、3つの高色光源列41B、42Bおよび43B、並びに2つの低色光源列51Bおよび52Bが並列に接続されて成る。入力部33Bは、3つの高色光源列41B、42Bおよび43B、並びに2つの低色光源列51Bおよび52Bを並列に接続する並列接続配線部34Bに、端子部35Bが接続されて成る。
高色光源列41Bは、第1LED光源H1〜H27が直列に接続されて成る。高色光源列42Bは、第1LED光源H28〜H54が直列に接続されて成る。高色光源列43Bは、第1LED光源H55〜H81が直列に接続されて成る。また、低色光源列51Bは、定電流ダイオードC1と、第2LED光源L1〜L25とが直列に接続されて成る。低色光源列52Bは、定電流ダイオードC2と、第2LED光源L26〜L50とが直列に接続されて成る。
(2)
上記の実施形態および変形例では、低色光源列において、定電流ダイオードと、第2LED光源とが直列に接続されていたが、このような接続に限るものではなく、定電流ダイオードを通った電流が、第2のLED光源に流れる構成であれば足りる。
図10は、本変形例に係る調光調色回路14Cの回路図である。この調光調色回路14Cは、2つの入力部33Cにより、6個の高色光源列41C〜46C、並びに2つの低色光源列51Cおよび52Cが並列に接続されて成る。入力部33Cは、6個の高色光源列41C〜46C、並びに2つの低色光源列51Cおよび52Cを並列に接続する並列接続配線部34Cに、端子部35Cが接続されて成る。
6個の高色光源列41C〜46Cは、それぞれ、第1LED光源H1〜H18、第1LED光源H19〜H36、第1LED光源H37〜H54、第1LED光源H55〜H72、第1LED光源H73〜H90、および第1LED光源H91〜H108が直列に接続されて成る。
また、低色光源列51Cは、定電流ダイオードC1と、第2LED光源L1〜L45から成る低色光源回路510Cとが直列に接続されて成る。低色光源回路510Cは、副光源列511C〜513Cが並列に接続されたものである。副光源列511Cは、第2LED光源L1〜L15が直列に接続されて成る。副光源列512Cには、第2LED光源L16〜L30が直列に接続されて成る。副光源列513Cは、第2LED光源L31〜L45が直列に接続されて成る。
低色光源列52Cは、定電流ダイオードC2と、複数の第2LED光源L46〜L90からなる低色光源回路520Cとが直列に接続されて成る。低色光源列52Cは、低色光源列51Cと同様の構成をしている。
(3)
上記の実施形態および変形例では、低色光源列において、定電流ダイオードが直列の先頭に接続されていたが、このような接続に限るものではなく、直列の中間、直列の最後に接続されてもよい。
図11は、本変形例に係る調光調色回路14Dの回路図である。この調光調色回路14Dは、2つの入力部33Dにより、2つの高色光源列41Dおよび42D、並びに2つの低色光源列51Dおよび52Dが接続されて成る。入力部33Dは、2つの高色光源列41Dおよび42D、並びに2つの低色光源列51Dおよび52Dを並列に接続する並列接続配線部34Dに、端子部35Dが接続されて成る。
高色光源列41Dは、第1LED光源H1〜H27が直列に接続されて成る。高色光源列42Dは、第1LED光源H28〜H54が直列に接続されて成る。また、低色光源列51Dは、定電流ダイオードC1および第2LED光源L1〜L25が直列に接続されて成る。ただし、定電流ダイオードC1は、一例として第2LED光源L2とL3の間に配されている。低色光源列52Dは、定電流ダイオードC2および第2LED光源L26〜L50が直列に接続されて成る。ただし、定電流ダイオードC2は、一例として第2LED光源L27とL28の間に配されている。
(4)
上記の実施形態および変形例では、高色温度の第1LED光源の色温度が5700Kであり、低色温度の第2LED光源の色温度が3000Kであるとしたが、これに限られず、第1色温度と第2色温度とが異なる色温度であれば足りる。
例えば、上記の実施形態において、高色温度の第1LED光源の色温度を5000K、低色温度の第2LED光源の色温度を3000Kとした場合、調光率が高い領域における色温度は約4500Kの白色となり、調光率が低い領域における色温度が約3000Kの電球色となる。このように、各LED光源の色温度を、用途に応じて変更できる。
(5)
上記の実施形態および変形例では、低色光源列に定電流素子を含めて低色光源列に流れる電流を一定とし、高色光源列に流れる電流を変化させることとしたが、これに限られず、高色光源列に定電流素子を含めて高色光源列に流れる電流を一定とし、低色光源列に流れる電流を変化させることとしてもよい。
(6)
また、本発明において、第1LED光源の数、第2LED光源の数および定電流素子の数は、上記の実施形態の例および変形例に限定されない。第1LED光源の数、第2LED光源の数および定電流素子の数は、照明装置の大きさ、端子間に付加される電圧値、所望の光量、所望の色温度等によって適宜調整することが好ましい。
(7)
上記の実施形態および変形例では、定電流素子として定電流ダイオードを用いたが、これに限らず、電流値を略一定にできる素子を用いれば足りる。例えば、定電流ダイオードに代えて定電流源ICなどを用いてもよい。
(8)
上記の実施形態および変形例では、用いる第1LED光源の個数と、第2LED光源の個数との関係については説明しなかったが、使用する第1LED光源の個数から使用する第2LED光源の個数を差し引いた個数は、2〜3個が好ましい。
(9)
本発明の照明装置は、用途や形状を限るものではなく、直接照明用のLEDライトであってもよいし、直接照明用のLEDライトであってもよい。また、ディスク型LEDライトであってもよい。また、上記の実施形態および変形例では、第1および第2LED光源を1列に、かつ、略等間隔に並べていたが、これに限らず、第1LED光源が照射する第1色温度の光と第2LED光源が照射する第2色温度の光とが混ざり所望の色温度の光となる配列であれば足りる。例えば、第1LED光源および第2LED光源が、円、楕円および矩形に並べられてもよいし、外縁が円、楕円、および矩形などの形になるよう敷き詰めるように並べられてもよい。また、上記の実施形態および変形例では、高色温度と低色温度の2色の色温度のLED光源を用いることとしたが、これに限るものではなく、複数の色温度の光が混ざることで、各光源が照射する光の色温度とは異なる色温度の光を実現できれば足りる。例えば、3色以上の色温度のLED光源を用いることとしてもよい。
(10)
また、上記の各実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、任意に組み合わせてもよい。
1 照明装置
14,14A,14B,14C,14D 調光調色回路
31,H1〜H108 第1LED光源
32,L1〜L90 第2LED光源
33,33A,33B,33C,33D 入力部
34,34A,34B,34C,34D 並列接続配線部
35,35A,35B,35C,35D 端子部
36,C1,C2 定電流ダイオード
41,42,41A,41B,42B,43B,41C,42C,43C,44C,45C,46C,41D,42D 高色光源列
51,52,51A,51B,52B,51C,52C,51D,52D 低色光源列
510C,520C 低色光源回路
511C,512C,513C 副光源列

Claims (3)

  1. 第1色温度の光を照射する複数の第1LED光源が直列に接続された第1光源列と、
    安定電圧範囲を有する定電流ダイオードと、前記第1色温度と異なる第2色温度の光を照射する複数の第2LED光源とを備え、前記定電流ダイオードと前記第2LED光源が直列に接続されるとともに、前記複数の第2のLED光源が直列に接続された第2光源列と、
    前記第1光源列と前記第2光源列を並列に接続し、供給される電流を前記第1光源列および前記第2光源列に流す入力部と、
    を有する調光調色回路を含む光源部を備え、
    前記第1LED光源と前記第2LED光源は、約3Vの順方向電圧を有し、
    前記第1LED光源の数は、前記第2LED光源の数より2個または3個多く、
    前記入力部に供給される電流量により定まる調光率は連続的に可変であり、前記調光率が低くなるにつれて、前記光源部全体の照射光の色温度が前記第2色温度に近づく、照明装置であって、
    前記定電流ダイオードは、少なくとも前記調光率が100%の場合に、前記第1LED光源の数と前記第2LED光源の数の差が2個または3個の場合において、それぞれ前記安定電圧範囲内である約6Vまたは約9Vの電圧が印加されることにより定電流で動作する、照明装置。
  2. 請求項1に記載の照明装置であって、
    前記第1色温度は、前記第2色温度よりも高色温度である、照明装置。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の照明装置であって、
    前記入力部は、所望の可変電流値の電力を供給する定電流源と接続される、照明装置。
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