JP6934131B2 - 照明制御装置及び照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、照明装置に関し、特に、明るさの制御を行う照明制御装置、及びそれを備える照明装置に関する。

演劇・舞踊・音楽などを行うために設けられた舞台やステージには、視覚的効果を高めるために照明装置が設けられる。一般的な照明装置には光源としてハロゲンランプ等のような白色照明ランプが用いられ、そのランプへの入力交流電源の位相制御により供給電力を制御することで調光が行われる。

しかし、ハロゲンランプ等のような白色照明ランプは発光効率が低いため、電力消費及び発熱の問題がある。これを解決するために、ＬＥＤライトも用いられ始めている。このようなＬＥＤライトにおいても、従来のハロゲンランプの場合と同様に、光源への印加電力を制御することで調光が行われる。例えば、特許文献１には、商用交流電源電圧を整流し、ＤＣ−ＤＣコンバータで電圧変換して、ＬＥＤライトに対して所定の直流電圧を供給し、ＤＣ−ＤＣコンバータの１次側のＰＷＭ制御によって、２次側出力電圧の制御を行い、そのことでＬＥＤライトの調光を行うことが示されている。

特開２０１５−２０１４３０号公報

照明装置の調光は、例えば調光操作卓のスライダーを人が操作することで任意に行われる。このスライダーの操作量又は位置と、光源の光度又は照明箇所の照度と、が感覚的に一致することが重要視される。

ここで、スライダーの移動量と光源の光度との関係を図２１に示す。この例では、図中に右上がりの直線で示すように、スライダーの操作量と光源の光度とが比例するように、調光制御回路の特性が調整されている。

ところが、ハロゲンランプへの供給電力を制御する調光制御回路にＬＥＤライトを接続しても、ハロゲンランプの場合のような調光を行えない。印加電圧、入力電力に対する光度の特性が両者で異なるからである。そのため、ＬＥＤライトを光源とするときの調光操作卓では、ＬＥＤの特性に応じて、スライダーの操作量又は位置とＬＥＤライトの光度とが感覚的に一致するように調光制御回路の特性を予め調整しておくことが重要である。

しかし、ＬＥＤは障壁電圧を超えなければ電流が流れず、この障壁電圧を超えたところから急に電流が流れ始める特性をもっている。この特性により、ＬＥＤは発光量が少ない領域（低出力領域）では本質的に光度調整が困難である。例えば、図２１において破線は、調光制御回路をＬＥＤライトに適するように調整した後の特性の例である。図２１中Ｒｏで示す範囲は光度の調整ができないことが分かる。

また、ＬＥＤは上記低出力領域において、印加電圧に対する光度の特性のばらつきが大きい。そのため、例えば３原色のＬＥＤを照明箇所で加色混合して照明光色を調節する場合に、上記低出力領域では、３原色のＬＥＤの出力のばらつきに起因して、所定の照明光色に調節できない、という問題がある。

上述の課題は舞台やステージ用の照明制御装置に限らず、調光可能なＬＥＤ照明装置に一般的な課題である。

そこで、本発明の目的は、スライダー等の操作量又は位置と光源の光度又は照明箇所の照度とが感覚的に一致する、ＬＥＤライト用の照明制御装置及びそれを備える照明装置を提供することにある。また、発光色の異なるＬＥＤの光度を調整して加色混合する際に、低出力領域でも正確な照明光色で調光できる照明制御装置及びそれを備える照明装置を提供することにある。

本発明の照明制御装置は、個別に電圧供給可能で印加電圧に対する光度が等しい複数のＬＥＤに接続される照明制御装置であって、明るさに関する制御信号を入力し、前記複数のＬＥＤのうち点灯すべきＬＥＤの数を定める制御手段と、前記複数のＬＥＤのうち、前記点灯すべき数のＬＥＤに駆動電圧を印加するＬＥＤ駆動回路と、を備える。ここで、「光度」とは、光源から特定の方向へ照射される光の強さであり、光源が送り出す光の量である。

また、本発明の照明装置は、個別に電圧供給可能で印加電圧に対する光度が等しい複数のＬＥＤと、明るさに関する制御信号を入力し、前記複数のＬＥＤのうち点灯すべきＬＥＤの数を定める制御手段と、前記複数のＬＥＤのうち、前記点灯すべき数のＬＥＤに駆動電圧を印加するＬＥＤ駆動回路と、を備える。

本発明によれば、点灯させるＬＥＤの数によって光源の光度を定めるので、光度の低い範囲においても、所望の光度で発光させることができる。また、ＬＥＤの数に応じて段階の細かさを高精度に定めることができる。さらに、ＬＥＤの通電電流を制御するのではなく、所定数のＬＥＤの点灯／非点灯の切り替えを行うだけよいので、駆動回路部分を簡素に構成できる。

図１は第１の実施形態に係る照明システム２００の構成を示すブロック図である。 図２は第１の実施形態に係る照明装置１２０の構成を示すブロック図である。 図３はＬＥＤライト２０の正面図である。 図４はＬＥＤの点灯数とＬＥＤライトの光度との関係を示す図である。 図５は、図１に示した調光卓３０のスライダーの操作量とＬＥＤライト２０の光度との関係を示す図である。 図６は第２の実施形態に係る照明装置１２０の構成を示すブロック図である。 図７は第２の実施形態に係るＬＥＤライト２０の正面図である。 図８（Ａ）、図８（Ｂ）は、第１ＬＥＤ及び第２ＬＥＤの点灯数とＬＥＤライトの光度との関係を示す図である。 図９は第３の実施形態に係る照明装置１２０の構成を示すブロック図である。 図１０は第３の実施形態に係るＬＥＤライト２０の正面図である。 図１１は、第１ＬＥＤ、第２ＬＥＤ及び第３ＬＥＤの点灯数とＬＥＤライトの光度との関係を示す図である。 図１２は第４の実施形態に係る照明装置１２０の構成を示すブロック図である。 図１３は第４の実施形態に係る照明装置のＬＥＤライトの点灯位置の遷移の例を示す図である。 図１４は第４の実施形態に係る照明制御装置１００のマイクロプロセッサの、ＬＥＤ点灯／消灯の制御に関する処理内容を示すフローチャートである。 図１５は第５の実施形態に係る照明装置１２０の構成を示すブロック図である。 図１６は第５の実施形態に係る照明装置のＬＥＤライトの点灯位置の遷移の例を示す図である。 図１７は第６の実施形態に係る調光卓のスライダーの操作量とＬＥＤライトの光度との関係を示す図である。 図１８は第７の実施形態に係る照明装置１２０の構成を示すブロック図である。 図１９は、第7の実施形態に係る照明制御装置１００の、スライダーの操作範囲及びＬＥＤライト２０の光度範囲と制御方式との関係を示す図である。 図２０は第８の実施形態に係る照明装置１２０の構成を示すブロック図である。 図２１は、比較例としての、従来の照明装置における、スライダーの移動量と光源の光度との関係を示す図である。

以下、本発明の実施形態を、説明の便宜上いくつかの実施形態に分けて表す。共通の構成部分については、その説明を省略する。各実施形態の各部の構成については任意の組み合わせが可能である。

《第１の実施形態》
図１は本発明の第１の実施形態に係る照明システム２００の構成を示すブロック図である。この照明システム２００は、複数の照明装置１２０と、それに接続された調光卓３０とを備える。各照明装置１２０は、照明装置１２０で構成される。

複数の照明制御装置１００及び調光卓３０はそれぞれＤＭＸ規格の機器であり、デイジーチェーン接続されている。調光卓３０は所定の照明制御装置１００に対して光度（発光量の割合）に関する制御信号を出力し、該当の照明制御装置１００はその制御信号を入力して、後に示す制御を行う。

図２は照明装置１２０の構成を示すブロック図である。ＬＥＤライト２０は複数の白色ＬＥＤで構成される。照明制御装置１００は、制御回路１０と、デコーダ／駆動回路１１とを備える。制御回路１０は、上記調光卓３０から出力される信号を受信する通信制御回路１と、デコーダ／駆動回路１１に対して、ＬＥＤの点灯数に相当する所定ビット数のデータを与えるマイクロプロセッサ２とを備える。デコーダ／駆動回路１１は制御回路１０から与えられるデータに応じた数のＬＥＤを点灯させる。ここで、制御回路１０は本発明に係る「制御手段」に相当し、デコーダ／駆動回路１１は本発明に係る「ＬＥＤ駆動回路」に相当する。

図３はＬＥＤライト２０の正面図である。この例では１２７個のＬＥＤが、ほぼ全面に分散配置されている。図３中の丸内の数字はＬＥＤの数をカウントするために示すものであり、符号ではない。

図４はＬＥＤの点灯数とＬＥＤライトの光度との関係を示す図である。ここでは仮想的に１２８個のＬＥＤが点灯したと想定した状態での光度を１００％として表現している。

つまり、ＬＥＤの点灯数によって１００／１２８（％）単位で光度が定められる。したがって、例えば、光度を約２５％にするためには、ＬＥＤを３２個点灯させればよい。また、例えば、光度を約５０％にするためには、ＬＥＤを６４個点灯させればよい。そして、ＬＥＤを１２７個点灯させれば最大光度となる。

ちなみに、実際のＬＥＤの数である１２７個が全灯した状態での光度を１００％で表すと、ＬＥＤの点灯数が６３個のとき、光度は６３／１２７＝４９．６％、ＬＥＤの点灯数が６４個のとき、光度は６４／１２７＝５０．３％である。

調光卓３０から照明制御装置１００へ与えられるデータが８ビットである場合は、制御データは０〜２５５の値であり、この制御データとＬＥＤ点灯数は図４に示した関係とする。

図５は、図１に示した調光卓３０のスライダーの操作量とＬＥＤライト２０の光度との関係を示す図である。ここで、横軸はスライダーを最大位置に移動させたときの操作量を１００％としたときの操作量の割合であり、スライダーの位置でもある。縦軸は最大光度を１００％としたときの光度の割合である。スライダーの操作量が０％のとき、ＬＥＤライト２０の光度は０％であり、スライダーの操作量が１００％のとき、ＬＥＤライト２０の光度は１００％である。スライダーの操作量とＬＥＤライト２０の光度とは比例関係にある。ＬＥＤライト２０の光度と照明箇所の照度とは比例関係にあるので、図５の縦軸をこの「照度」と見なしてもよい。

本実施形態では、１２７個のＬＥＤのうちの点灯数でＬＥＤライトの光度を定めるようにしたので、１２８段階の光度が設定できる。図１に示した調光卓３０から照明制御装置１００へ与えられるデータが８ビットである場合、最下位１ビットを捨て、上位７ビットのデータを用いて、ＬＥＤライト２０を０から１２７までの１２８段階の光度で点灯させる。

本実施形態では、ＬＥＤライト２０のＬＥＤの数を、２の７乗−１＝１２７個とした例を示したが、３１個、６３個、２５５個等であっても同様に適用できる。また、このようにＬＥＤの数を「２のべき乗−１」個とすることにより、明るさに関する制御信号に含まれるバイナリデータの値と光度とをずれなく対応させることができる。

本実施形態によれば、ＬＥＤの通電電流を制御するのではなく、所定数のＬＥＤの点灯／非点灯の切り替えを行うだけであるので、駆動回路部分は簡素な回路で構成できる。つまり、ＰＷＭ制御回路やシリーズドロッパー回路が不要である。また、これに伴い、このような従来の調光制御回路による電力損失や発熱がなく、各部の回路部品や回路基板に与えるダメージが低減できる。このことは以降に示す別の実施形態についても同様である。

上述の例では、用いるＬＥＤを単に「白色ＬＥＤ」と表したが。一般に白色光は、可視光線の全スペクトル域に亘って強度が連続する、連続スペクトルの光を指す。発光ダイオードで得られる発光は狭帯域波長であるため、発光色を人間の眼に白色として認知されるようにスペクトルが設計される。そのための方式として、蛍光体方式と３色ＬＥＤ方式がある。蛍光体方式では、青色発光ダイオードと黄色蛍光体とを組み合わせることにより、または青色発光ダイオードと赤色蛍光体及び緑色蛍光体とを組み合わせることにより、白色光を得る。３色ＬＥＤ方式は、赤色・緑色・青色の発光ダイオードのチップを用いて1つの発光源として白色光を得る。または、それぞれ複数の赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤを配列し、加色混合することにより白色光を得る。

上記３色ＬＥＤ方式では低出力領域において、各色の光度のばらつきが大きいので、印加電圧を制御する従来方式では、低出力領域において、３色のＬＥＤの各出力のばらつきに起因して、所定の照明光色に調節できない、という問題がある。上記蛍光体方式においても、ＬＥＤの発光量と蛍光体の発光量とは必ずしも比例関係にないので、低出力領域では、所定の照明光色に調節できない。これに対し、本実施形態では、各ＬＥＤを規定の最大光度で発光させるか、消灯させるか、の切り替えであるので、上記ばらつきによる照明光色の偏りがなく、低出力領域でも正確な照明光色で調光できる。

《第２の実施形態》
第２の実施形態では、点灯時の光度が異なる２種のＬＥＤを用いて、採り得る光度の段階を多くした照明制御装置及び照明装置について例示する。

図６は第２の実施形態に係る照明装置１２０の構成を示すブロック図である。ＬＥＤライト２０は複数の第１ＬＥＤ２１と複数の第２ＬＥＤ２２とで構成される。照明制御装置１００は、制御回路１０と、デコーダ／駆動回路１１，１２とを備える。制御回路１０は、上記調光卓３０から出力される信号を受信する通信制御回路１と、デコーダ／駆動回路１１，１２に対して、ＬＥＤの点灯数に相当する所定ビット数のデータを与えるマイクロプロセッサ２とを備える。デコーダ／駆動回路１１，１２は制御回路１０から与えられるデータに応じた数の第１ＬＥＤ２１及び第２ＬＥＤ２２を点灯させる。

図７はＬＥＤライト２０の正面図である。９９個の第１ＬＥＤ２１は、ほぼ全面に分散配置されていて、９個の第２ＬＥＤ２２は中央付近に配置されている。図７中の丸内の数字は第１ＬＥＤ２１の数をカウントするために示すものであり、符号ではない。本実施形態では、第２ＬＥＤ２２の光度は第１ＬＥＤ２１の光度の１／１０に相当する。つまり、１０個分の第２ＬＥＤ２２の光度が、１個の第１ＬＥＤ２１の光度に相当する。

図８（Ａ）、図８（Ｂ）は、第１ＬＥＤ２１の点灯数及び第２ＬＥＤ２２の点灯数とＬＥＤライト２０の光度との関係を示す図である。ここで、１００個の第１ＬＥＤ２１が点灯した状態での光度を１００％としている。

図８（Ａ）は、第２ＬＥＤ２２の点灯数が０であるときの、第１ＬＥＤ２１の点灯数と、ＬＥＤライト２０の光度との関係を示す。また、図８（Ｂ）は、第１ＬＥＤ２１の点灯数が０であるときの、第２ＬＥＤ２２の点灯数と、ＬＥＤライト２０の光度との関係を示す。第１ＬＥＤ２１の点灯数が０個、第２ＬＥＤ２２の点灯数が０個、のとき、光度は０％である。第１ＬＥＤ２１の点灯数が９９個、第２ＬＥＤ２２の点灯数が０個、のとき、光度は９９％である。また、第１ＬＥＤ２１の点灯数が０個、第２ＬＥＤ２２の点灯数が１個、のとき、光度は０．１％であり、第１ＬＥＤ２１の点灯数が０個、第２ＬＥＤ２２の点灯数が９個、のとき、光度は０．９％である。

つまり、第１ＬＥＤ２１が仮想的に１００個点灯した状態を光度１００％で表すと、第１ＬＥＤ２１の点灯数によって１％単位で光度が定められ、第２ＬＥＤ２２の点灯数によって０．１％単位で光度が定められる。したがって、例えば、光度を１０％にするためには、第１ＬＥＤ２１を１０個点灯させればよい。また、例えば、光度を１０．１％にするためには、第１ＬＥＤ２１を１０個点灯させ、第２ＬＥＤ２２を１個点灯させればよい。そして、第１ＬＥＤ２１を９９個点灯させ、第２ＬＥＤ２２を９個点灯させれば、光度は９９．９％となる。

本実施形態の照明装置においても、図５に示したように、スライダーの操作量とＬＥＤライト２０の光度とは比例関係にある。

なお、ＬＥＤライト２０自体の光度の採り得る段階は、０％から９９．９％までの１０００段階であるが、図１に示した調光卓３０から照明制御装置１００へ与えられるデータが８ビットである場合は、そのデータに応じて、ＬＥＤライト２０の光度は０から２５５までの２５６段階の制御が行われる。

以上に示した例では、第２ＬＥＤ２２の光度が第１ＬＥＤ２１の光度の１／１０に相当し、９個の第２ＬＥＤ２２を設けた例を示したが、単一の第１ＬＥＤ２１の光度と単一の第２ＬＥＤ２２の光度との関係、及び第２ＬＥＤ２２の個数は上記の構成に限らない。ただし、単一の第１ＬＥＤ２１の点灯時の光度をＬ１、単一の第２ＬＥＤ２２の点灯時の光度をＬ２、第２ＬＥＤ２２の最大点灯数をＮ、でそれぞれ表すとき、
Ｌ１＝Ｌ２×（Ｎ＋１）
の関係であることが好ましい。図７、図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示した例は、Ｎ＝９である。例えばＮ＝１９とすれば、第２ＬＥＤ２２の光度は第１ＬＥＤ２１の光度の１／２０（＝０．０５）に相当し、１９個の第２ＬＥＤ２２を設けることになる。この場合には、仮想的に１００個分の第１ＬＥＤ２１の全灯時の光度を１００％とすると、９９個の第１ＬＥＤ２１及び１９個の第２ＬＥＤ２２の全灯時の光度は９９．９５％となる。つまり、ＬＥＤライトの光度は０％から９９．９５％まで、０．０５％刻みで２０００段階の細かさで調光できる。

《第３の実施形態》
第３の実施形態では、点灯時の光度が異なる３種のＬＥＤを用いて、少ない数のＬＥＤで、採り得る光度の段階を多くした照明制御装置及び照明装置について例示する。

図９は第３の実施形態に係る照明装置１２０の構成を示すブロック図である。ＬＥＤライト２０は複数の第１ＬＥＤ２１と複数の第２ＬＥＤ２２と複数の第３ＬＥＤ２３とで構成される。照明制御装置１００は、制御回路１０と、デコーダ／駆動回路１１，１２，１３とを備える。制御回路１０は、上記調光卓３０から出力される信号を受信する通信制御回路１と、デコーダ／駆動回路１１，１２，１３に対して、ＬＥＤの点灯数に相当する所定ビット数のデータを与えるマイクロプロセッサ２とを備える。デコーダ／駆動回路１１，１２，１３は制御回路１０から与えられるデータに応じた数の第１ＬＥＤ２１、第２ＬＥＤ２２及び第３ＬＥＤ２３を点灯させる。

図１０はＬＥＤライト２０の正面図である。２５個の第１ＬＥＤ２１は、ほぼ全面に分散配置されていて、２個の第２ＬＥＤ２２は左右に配置されていて、２個の第３ＬＥＤ２３は上下に配置されている。図１０中の丸内の数字は第１ＬＥＤ２１の数をカウントするために示すものであり、符号ではない。本実施形態では、第２ＬＥＤ２２の光度は第１ＬＥＤ２１の光度の１／３に相当する。つまり、３個分の第２ＬＥＤ２２の光度が１個の第１ＬＥＤ２１の光度に相当する。また、第３ＬＥＤ２３の光度は第２ＬＥＤ２２の光度の１／３に相当する。つまり、３個分の第３ＬＥＤ２３の光度が１個の第２ＬＥＤ２２の光度に相当する。

図１１は、第１ＬＥＤ２１、第２ＬＥＤ２２及び第３ＬＥＤ２３の点灯数とＬＥＤライトの光度との関係を示す図である。第１ＬＥＤ２１の点灯数が０、第２ＬＥＤ２２の点灯数が０、第３ＬＥＤ２３の点灯数が０、のとき、光度の段階は０（消灯状態）であり、第１ＬＥＤ２１の点灯数が２５、第２ＬＥＤ２２の点灯数が２、第３ＬＥＤ２３の点灯数が２、のとき、光度の段階は２３３（全灯状態）である。

本実施形態では、（２５＋１）×（２＋１）×（２＋１）＝２３４、つまり２３４段階の光度のいずれかを選択できる。例えば、第１ＬＥＤ２１の点灯数が１、第２ＬＥＤ２２の点灯数が２、第３ＬＥＤ２３の点灯数が１、のとき、光度の段階は１６であり、この光度は、全灯のときの１６／２３３に相当する。

ここで、一般に、単一の第１ＬＥＤ２１の点灯時の光度をＬ１、単一の第２ＬＥＤ２２の点灯時の光度をＬ２、単一の第３ＬＥＤ２３の点灯時の光度をＬ３、第２ＬＥＤ２２の最大点灯数をＮ（Ｎ：１以上の整数）、第３ＬＥＤ２３の最大点灯数をＭ（Ｍ：１以上の整数）、でそれぞれ表すとき、
Ｌ１＝Ｌ２×（Ｎ＋１）
Ｌ２＝Ｌ３×（Ｍ＋１）
の関係であることが好ましい。

また、一般に、光度の高いＬＥＤの数をP、光度の低いＬＥＤの数をR、光度が中間のＬＥＤの数をQで表すと、上記光度の関係であるとき、（Ｐ＋１）×（Ｑ＋１）×（Ｒ＋１）段階の光度を設定できる。同様にして、光度が異なる４種以上のＬＥＤを用いることも可能である。

《第４の実施形態》
第４の実施形態では、前記複数のＬＥＤの、点灯数の増加時の選択順序と点灯数の減少時の非選択順序とが同方向である照明制御装置及び照明装置について例示する。

図１２は第４の実施形態に係る照明装置１２０の構成を示すブロック図である。照明制御装置１００は、制御回路１０と、バッファ回路１７と、駆動回路１８とを備える。制御回路１０は、上記調光卓３０から出力される信号を受信する通信制御回路１と、バッファ回路１７に対してＬＥＤの点灯パターンに相当するデータを与えるマイクロプロセッサ２と、を備える。駆動回路１８はバッファ回路１７に書き込まれたパターンデータに応じてＬＥＤを点灯させる。ここで、制御回路１０は本発明に係る「制御手段」に相当し、バッファ回路１７及び駆動回路１８は本発明に係る「ＬＥＤ駆動回路」に相当する。

図１３は第４の実施形態に係る照明装置のＬＥＤライトの各ＬＥＤの点灯位置の遷移の例を示す図である。ここでは、説明の都合上、図ではＬＥＤを環状に配置し、その一部を横一列に並べて図示している。図１３において、状態ＳＴ１は全消灯状態であり、状態ＳＴ２は１個のＬＥＤの点灯状態、状態ＳＴ３は２個のＬＥＤの点灯状態、状態ＳＴ４は３個のＬＥＤの点灯状態である。その後、ＬＥＤの点灯数が減少するとき、状態ＳＴ５に示すように、最小光度のときに点灯したＬＥＤ（最初に点灯したＬＥＤ）が消灯する。ＬＥＤの点灯数が更に減少するとき、状態ＳＴ６に示すように、２番目に点灯したＬＥＤが消灯する。

状態ＳＴ６から状態ＳＴ８に示すように、ＬＥＤの点灯数が増加するときは、点灯順番の後方にあるＬＥＤが点灯していく。

また、状態ＳＴ１７から状態ＳＴ２０に示すように、一旦全消灯後、再度点灯数が増加するとき、前回最後に消灯したＬＥＤとは異なるＬＥＤから点灯していく。

このように、複数のＬＥＤの、点灯数の増加時の選択順序と点灯数の減少時の非選択順序とは同方向（図１３に示す例ではいずれも右方向）である。

図１４は第４の実施形態に係る照明制御装置１００のマイクロプロセッサ２の、ＬＥＤ点灯／消灯の制御に関する処理内容を示すフローチャートである。まず、調光卓３０から照明制御装置１００へ与えられるデータに応じてＬＥＤの点灯数を決定する。次に、現在のＬＥＤ点灯数からの増減数を検知する。図１３に示したように、点灯数が増加する場合、減少する場合、全消灯状態から点灯を開始する場合、に応じたＬＥＤの点灯パターンを決定し、それをバッファ回路１７へ出力する。

本実施形態によれば、調光操作によって低光度領域で早期に点灯されるＬＥＤの総点灯時間が偏って長くなることがない。そのため、総点灯時間の長いＬＥＤの駆動回路又は総点灯時間の長いＬＥＤ自体の故障確率が高くなるといったことが無く、結果的にＬＥＤライトの寿命を延ばすことができる。

《第５の実施形態》
第５の実施形態では、複数のＬＥＤのうち最小数の点灯時に選択されるＬＥＤが固定されていない照明制御装置及び照明装置について例示する。

図１５は第５の実施形態に係る照明装置１２０の構成を示すブロック図である。照明制御装置１００は、制御回路１０と、デコーダ１５とローテーション回路１６と、駆動回路１８とを備える。制御回路１０は通信制御回路１とマイクロプロセッサ２とを備える。通信制御回路１は上記調光卓３０から出力される信号を受信する。マイクロプロセッサ２は、デコーダ１５に対して、ＬＥＤの点灯数に相当する所定ビット数のデータを与え、ローテーション回路１６へ、ローテーションの数に関するデータを与える。このローテーションの数に関するデータは乱数又は擬似乱数を発生させて定める。

ローテーション回路１６はデコーダ１５の出力信号を、ローテーション数分だけシフト（ローテイト）させて、駆動回路１８へ与える。駆動回路１８は、受け取った信号に応じてＬＥＤを点灯させる。ここで、制御回路１０は本発明に係る「制御手段」に相当し、デコーダ１５、ローテーション回路１６及び駆動回路１８は本発明に係る「ＬＥＤ駆動回路」に相当する。

図１６は第５の実施形態に係る照明装置のＬＥＤライトの各ＬＥＤの点灯位置の遷移の例を示す図である。ここでは、説明の都合上、図ではＬＥＤを環状に配置し、その一部を横一列に並べて図示している。図１６において、状態ＳＴ１から状態ＳＴ４は、ＬＥＤの点灯数を次第に増加させたときの各ＬＥＤの点灯状態を示す図である。また、状態ＳＴ４から状態ＳＴ７は、ＬＥＤの点灯数を次第に減少させたときの各ＬＥＤの点灯状態を示す図である。状態ＳＴ７から状態ＳＴ１５は、ＬＥＤの点灯数を増加及び減少させたときの各ＬＥＤの点灯状態を示す図である。さらに、状態ＳＴ１５から状態ＳＴ２０はＬＥＤの点灯数を増加及び減少させたときの各ＬＥＤの点灯状態を示す図である。

このように、全消灯状態から最初に点灯させるＬＥＤの位置をランダムに選ぶことにより、調光操作によって低光度領域で早期に点灯されるＬＥＤの点灯総時間が偏って長くなることがない。そのため、総点灯時間の長いＬＥＤの駆動回路又は総点灯時間の長いＬＥＤ自体の故障確率が高くなるといったことが無く、結果的にＬＥＤライトの寿命を延ばすことができる。

《第６の実施形態》
第６の実施形態では、調光卓のスライダーの操作量とＬＥＤライトの光度との関係が、これまでの実施形態で示した例とは異なる例を示す。

図１７は調光卓のスライダーの操作量とＬＥＤライトの光度との関係を示す図である。この例では特性カーブＣＡ，ＣＢ，ＣＣの３つがある。特性カーブＣＢは、図５に示した例と同じであり、操作量と光度とが比例関係にある。特性カーブＣＡは、光度の低い（暗い）領域で、操作量に対する光度変化が緩やかであり、光度が高く（明るく）なるにしたがって、操作量に対する光度の変化が急になる。また、特性カーブＣＣは、光度の低い（暗い）領域で、操作量に対する光度変化が急であり、光度が高く（明るく）なるにしたがって、操作量に対する光度の変化が緩やかになる。

照明装置の回路的な構成はこれまでの実施形態で示したものと同じである。上記特性は、制御データに対するＬＥＤ点灯数の関係を図１７に示した関係となるように定めることで実現できる。例えば、図２に示したマイクロプロセッサ２が、通信制御回路１の受け取った制御データと上記特性カーブとに応じてＬＥＤ点灯数を決定し、そのＬＥＤの点灯数に相当する所定ビット数のデータをデコーダ／駆動回路１１へ与える。また、例えば、図６に示したマイクロプロセッサ２が、通信制御回路１が受け取った制御データと上記特性カーブとに応じてＬＥＤ点灯数を決定し、そのＬＥＤの点灯数に相当する所定ビット数のデータをデコーダ／駆動回路１１，１２へ与える。

なお、上記マイクロプロセッサ２の制御により定まる複数の特性カーブを予め用意しておき、これを選択可能としてもよい。

《第７の実施形態》
第７の実施形態では、光度の範囲に応じてＬＥＤライトの制御方式が異なる照明制御装置の例を示す。

これまでに示した各実施形態では、ＬＥＤの点灯数を制御することによって、光度を０から最大値まで変化させる照明制御装置を示したが、第７の実施形態では、光度の低い範囲で、ＬＥＤの点灯数の制御によって光度を制御し、光度の高い範囲ではＬＥＤライトへの供給電力の制御によって光度を制御する。

図１８は第７の実施形態に係る照明装置１２０の構成を示すブロック図である。図１９は、第7の実施形態に係る照明制御装置１００の、スライダーの操作範囲及びＬＥＤライト２０の光度範囲と制御方式との関係を示す図である。

図１９に示す、スライダーの操作量が３０％未満の範囲ではＬＥＤの点灯数を制御することによって光度を制御する。また、スライダーの操作量が３０％以上の範囲ではＬＥＤへ供給する電力を制御することによって光度を制御する。

図１８に示すように、ＬＥＤライト２０は複数の主ＬＥＤ２０Ｍと複数の副ＬＥＤ２０Ｓとで構成される。副ＬＥＤ２０Ｓはデコーダ／駆動回路１１の出力によって個別に駆動される。主ＬＥＤ２０Ｍは多数のＬＥＤが直並列に接続されていて、電力制御回路１９によってまとめて駆動される。

照明制御装置１００は、制御回路１０と、デコーダ／駆動回路１１と電力制御回路１９とを備える。制御回路１０は、調光卓３０から出力される信号を受信する通信制御回路１と、マイクロプロセッサ２とを備える。マイクロプロセッサ２は、デコーダ／駆動回路１１に対して、副ＬＥＤ２０Ｓの点灯数に相当する所定ビット数のデータを与え、また電力制御回路１９に対して、主ＬＥＤ２０Ｍへの供給電力に相当するデータを与える。

デコーダ／駆動回路１１は、マイクロプロセッサ２から与えられるデータに応じた数の副ＬＥＤ２０Ｓを点灯させる。

電力制御回路１９は、商用交流電源電圧を整流する整流回路と、この整流回路の出力電圧を変換して主ＬＥＤ２０Ｍへ出力するＤＣ−ＤＣコンバータと、を備える。このＤＣ−ＤＣコンバータは、マイクロプロセッサ２から与えられるデータに応じて、ＤＣ−ＤＣコンバータの１次側をＰＷＭ制御する。このことにより、主ＬＥＤ２０Ｍへ出力する電圧を制御し、そのことによって、主ＬＥＤ２０Ｍへの供給電力を制御する。

図１９に示した「点灯数制御域」では、これまでの各実施形態で示した制御と同様の制御によって、副ＬＥＤ２０Ｓの点灯数を定めることで光度を制御する。この「点灯数制御域」では、主ＬＥＤ２０Ｍは消灯状態である。「電力制御域」では、電力制御回路１９が、主ＬＥＤ２０Ｍへ供給する電力を制御することによって光度を制御する。この「電力制御域」では副ＬＥＤ２０Ｓは全数が点灯状態である。

図１９に示した例では、操作量３０％、光度３０％を、点灯数制御域と電力制御域との境界としたが、この境界は任意である。操作量と光度との関係が適正に制御可能な範囲を電力制御域とすればよい。

本実施形態によれば、点灯数制御域で制御するＬＥＤの数は少なくて済むので、図１８に示した副ＬＥＤ２０Ｓの数及びデコーダ／駆動回路１１の出力ポートの数は少なくて済む。

《第８の実施形態》
第８の実施形態でも、第7の実施形態と同様に、光度の範囲に応じてＬＥＤライトの制御方式が異なる照明制御装置の例を示す。

第8の実施形態でも、光度の低い範囲で、ＬＥＤの点灯数の制御によって光度を制御し、光度の高い範囲ではＬＥＤライトへの供給電力の制御によって光度を制御する。ただし、第7の実施形態とは異なり、どの光度でも、すべてのＬＥＤを用いる。

図２０は第８の実施形態に係る照明装置１２０の構成を示すブロック図である。

図２０に示すように、ＬＥＤライト２０は、直列接続された5個のＬＥＤを２５回路分備える。つまり、全部で１２５個存在する。

照明制御装置１００は、制御回路１０と、デコーダ１５と、２５回路分の電力制御回路１９と、を備える。制御回路１０は、調光卓３０から出力される信号を受信する通信制御回路１と、マイクロプロセッサ２とを備える。マイクロプロセッサ２は、デコーダ１５に対して、電力制御回路１９の選択情報に相当する所定ビット数のデータを与え、また電力制御回路１９に対して、ＬＥＤライト２０への供給電力に相当するデータを与える。

デコーダ１５は、マイクロプロセッサ２から与えられるデータに応じた数の電力制御回路１９を有効化する。

電力制御回路１９は、商用交流電源電圧を整流する整流回路と、この整流回路の出力電圧を変換してＬＥＤライト２０へ出力するＤＣ−ＤＣコンバータと、を備える。このＤＣ−ＤＣコンバータは、マイクロプロセッサ２から与えられるデータに応じて、ＤＣ−ＤＣコンバータの１次側をＰＷＭ制御する。このことにより、ＬＥＤライト２０の各回路への出力電圧を制御する。

本実施形態に係る照明制御装置の調光制御は次のとおりである。

［光度１００％〜２５％］
１２５個のＬＥＤへの出力電圧を制御することで、１２５個のＬＥＤへの供給電力を１００％〜２５％の範囲で制御する。つまり、光度１００％〜２５％の範囲で、例えば１％単位で調光する。

［光度２５％未満］
１２５個のＬＥＤへの供給電力を２５％に維持したまま、上記２５回路分の電力制御回路１９の稼働数を選択することで、光度２５％〜０％の範囲で調光する。本実施形態では、光度２５％のＬＥＤを２５段階で制御するので、電力制御回路１９の稼働数の制御によって１％単位（２５／２５＝１）で調光できる。例えば、光度２４％であれば、上記２５回路のうち２４回路分の電力制御回路１９を稼働させ、供給電力２５％のＬＥＤの点灯数を１２５−５＝１２０個とする。また、例えば、光度１％であれば、上記２５回路のうち１回路分の電力制御回路１９を稼働させ、供給電力２５％のＬＥＤの点灯数を５個とする。

このように、本実施形態では、制御回路１０は、制御信号が規定の明るさ以上であるとき、ＬＥＤライト２０に対する印加電圧を制御し、制御信号が規定の明るさ未満であるとき、複数のＬＥＤのうち、点灯すべきＬＥＤの数を制御する。

本実施形態によれば、ＬＥＤライト２０を駆動する回路は２５回路分であって、ＬＥＤの数より少ないので、ＬＥＤライト２０と照明制御装置１００との接続線数が少なく、デコーダ１５の出力ポートの数も少なくて済む。

なお、以上に示した例では、光度２５％を点灯数制御域と電力制御域との境界としたが、この境界は任意である。操作量と光度との関係が適正に制御可能な範囲を電力制御域とすればよい。

《他の実施形態》
以上の各実施形態では、舞台やステージ用の照明制御装置を念頭に説明したが、本発明は、舞台やステージ用の照明制御装置に限るものではなく、一般的に室内外に用いられる、調光可能なＬＥＤ照明装置に適用可能である。

また、各実施形態では、白色ＬＥＤを備えるＬＥＤライトを用いる例を示したが、本発明は白色光の照明に限らず、所定色のＬＥＤライトにも同様に適用できる。さらに、各種色光を照明する装置にも適用できる。例えば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）ごとにスライダーを割り当て、色ごとの調光を行うことも可能である。

また、各実施形態では、ＤＭＸ規格の照明制御装置１００及び調光卓３０を用いる例を示したが、本発明は、調光制御のための信号形式に依存しないので、ＤＭＸ規格の照明装置に限られるものではない。そのため、ＤＭＸ規格以外の規格や独自規格で、照明制御装置と調光卓とを接続してもよく、その間の信号形式等についても任意である。

また、操作子としてはスライダーに限らず、回転操作やレバー操作であってもよい。さらに、手動操作に限らず、プログラムの実行によって、制御信号が発生されるように構成してもよい。

また、第５の実施形態で示したように、複数のＬＥＤのうち最小数の点灯時に選択されるＬＥＤを非固定とするために、例えば図2において、デコーダ／駆動回路１１とＬＥＤライト２０の各ＬＥＤとの間に、駆動回路とＬＥＤとの接続関係を切り替えるスイッチ回路を設けてもよい。そして、例えば、全消灯状態となったとき、スイッチ回路の接続関係の設定が変更されるように構成してもよい。

以上に示した各実施形態での説明ではＬＥＤライトの構造や機構的な構成については図示しなかったが、ＬＥＤライト２０は、その構造体に複数のＬＥＤをブロック単位で着脱自在に構成してもよい。そのことにより、多数のＬＥＤのうち必要なＬＥＤだけを交換することができ、ＬＥＤライト２０を実質的に長寿命化できる。

１…通信制御回路
２…マイクロプロセッサ
１０…制御回路
１１，１２，１３…デコーダ／駆動回路
１５…デコーダ
１６…ローテーション回路
１７…バッファ回路
１８…駆動回路
１９…電力制御回路
２０…ＬＥＤライト
２０Ｍ…主ＬＥＤライト
２０Ｓ…副ＬＥＤライト
２１…第１ＬＥＤ
２２…第２ＬＥＤ
２３…第３ＬＥＤ
３０…調光卓
１００…照明制御装置
１２０…照明装置
２００…照明システム

Claims (1)

1. 個別に電圧供給可能なＬＥＤに接続される照明制御装置であって、
   前記ＬＥＤは、印加電圧に対する光度が高い複数の第１ＬＥＤと、前記印加電圧に対する光度が低い第２ＬＥＤと、を含み、
   明るさに関する制御信号を入力し、明るさの段階のうち大きな段階に対応する前記第１ＬＥＤの点灯数を定め、明るさの段階のうち小さな段階に対応する前記第２ＬＥＤの点灯数を定める制御手段と、
   前記制御手段により定められる、前記第１ＬＥＤの点灯数分の第１ＬＥＤ及び前記第２ＬＥＤの点灯数分の第２ＬＥＤに駆動電圧を印加するＬＥＤ駆動回路と、
   を備え、
   単一の前記第１ＬＥＤの点灯時の光度をＬ１、単一の前記第２ＬＥＤの点灯時の光度を Ｌ２、前記第２ＬＥＤの最大点灯数をＮ（Ｎ：１以上の整数）、でそれぞれ表すとき、
   Ｌ１＝Ｌ２×（Ｎ＋１）
   の関係にある、
   照明制御装置。

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