JP6954201B2 - Lighting device - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、点灯装置に関する。 An embodiment of the present invention relates to a lighting device.
LED(Light Emitting Diode)などの光源を有するランプに直流電流を供給してランプを点灯させる点灯装置がある。こうした点灯装置において、定電流回路と調光回路とを設けることが知られている(例えば特許文献1)。 There is a lighting device that supplies a direct current to a lamp having a light source such as an LED (Light Emitting Diode) to light the lamp. It is known that such a lighting device is provided with a constant current circuit and a dimming circuit (for example, Patent Document 1).
定電流回路は、インダクタとスイッチング素子とを有し、スイッチング素子のスイッチングにより、ランプに供給する直流電流が一定になるようにする。調光回路は、スイッチング素子を有し、スイッチング素子のスイッチングによってランプへの直流電流の供給及び供給の停止を周期的に切り替えることにより、ランプから照射される光の調光を行う。これにより、所望の明るさで実質的に一定となるようにランプを点灯させることができる。 The constant current circuit has an inductor and a switching element, and the direct current supplied to the lamp is made constant by switching the switching element. The dimming circuit has a switching element, and dims the light emitted from the lamp by periodically switching the supply and stop of the supply of the direct current to the lamp by switching the switching element. As a result, the lamp can be turned on so as to be substantially constant at a desired brightness.
しかしながら、定電流回路から出力される直流電流は、スイッチング素子のスイッチングにともなって僅かに変動する。このため、例えば、高速カメラなどの撮影装置によって連続的に撮影を行った際に、連続する複数の撮影画像毎に明るさが異なってしまう可能性がある。例えば、動画像においてチラツキとなって観察されてしまう可能性がある。特に、調光下限側において、供給するタイミングによって直流電流の大きさが変化してしまうと、露光時間に対する受光量(光量の積分値)の変化の割合が大きくなってしまい、連続する複数の撮影画像毎の明るさの変化が大きくなってしまう可能性がある。例えば、動画像におけるチラツキが顕著になってしまう可能性がある。 However, the direct current output from the constant current circuit fluctuates slightly with the switching of the switching element. Therefore, for example, when continuous shooting is performed by a shooting device such as a high-speed camera, the brightness may be different for each of a plurality of consecutive shot images. For example, there is a possibility that the moving image will be observed as flickering. In particular, if the magnitude of the direct current changes depending on the timing of supply on the lower limit of dimming, the ratio of the change in the amount of received light (integrated value of the amount of light) to the exposure time becomes large, and a plurality of continuous shots are taken. There is a possibility that the change in brightness for each image will be large. For example, flicker in a moving image may become noticeable.
このため、点灯装置では、定電流回路と調光回路とを有する場合にも、撮影装置によって連続的に撮影された複数の撮影画像の明るさの変化を抑制できるようにすることが望まれる。 Therefore, even when the lighting device has a constant current circuit and a dimming circuit, it is desired to be able to suppress a change in the brightness of a plurality of captured images continuously captured by the photographing device.
本発明の実施形態は、定電流回路と調光回路とを有する場合にも、撮影装置によって連続的に撮影された複数の撮影画像の明るさの変化を抑制できる点灯装置を提供する。 An embodiment of the present invention provides a lighting device capable of suppressing a change in brightness of a plurality of captured images continuously captured by a photographing device even when having a constant current circuit and a dimming circuit.
本発明の実施形態によれば、ランプに直流電流を供給することにより、前記ランプを点灯させる点灯装置において、前記ランプと接続される出力部と、インダクタと、前記インダクタに流れる電流を制御する第1スイッチング素子と、を有し、前記第1スイッチング素子のスイッチングによって、前記直流電流の電流値が一定になるように制御する定電流回路と、前記ランプに対して並列に接続される第2スイッチング素子を有し、外部から入力された調光信号に応じて前記第2スイッチング素子をスイッチングすることにより、前記ランプから照射される光の調光制御を行う調光回路と、前記第1スイッチング素子を導通状態にしたタイミングに応じて、前記第2スイッチング素子を導通状態にするタイミングを制御することにより、前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との制御のタイミングを同期させるように制御する制御回路と、を備えた点灯装置が提供される。 According to the embodiment of the present invention, in a lighting device for lighting the lamp by supplying a direct current to the lamp, a third is controlled of an output unit connected to the lamp, an inductor, and a current flowing through the inductor. A second switching connected in parallel to the lamp and a constant current circuit having one switching element and controlling so that the current value of the direct current becomes constant by switching of the first switching element. A dimming circuit having an element and switching the second switching element according to a dimming signal input from the outside to control dimming of the light emitted from the lamp, and the first switching element. By controlling the timing at which the second switching element is brought into the conductive state according to the timing at which the second switching element is brought into the conductive state, the control timing between the first switching element and the second switching element is controlled to be synchronized. A lighting device comprising a control circuit is provided.
本発明の実施形態によれば、定電流回路と調光回路とを有する場合にも、撮影装置によって連続的に撮影された複数の撮影画像の明るさの変化を抑制できる点灯装置を提供することができる。 According to the embodiment of the present invention, even when a constant current circuit and a dimming circuit are provided, a lighting device capable of suppressing a change in brightness of a plurality of captured images continuously captured by the photographing device is provided. Can be done.
以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
Hereinafter, each embodiment will be described with reference to the drawings.
The drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each part, the ratio of the sizes between the parts, and the like are not necessarily the same as the actual ones. Further, even when the same parts are represented, the dimensions and ratios may be different from each other depending on the drawings.
In addition, in the present specification and each figure, the same elements as those described above with respect to the above-mentioned figures are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted as appropriate.
図1は、実施形態に係る点灯装置を模式的に表すブロック図である。
図1に表したように、点灯装置10は、出力部12と、定電流回路14と、調光回路16と、制御部18と、を備える。
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a lighting device according to an embodiment.
As shown in FIG. 1, the
点灯装置10は、例えば、交流電源2と電気的に接続される。点灯装置10には、交流電源2から交流電力が供給される。交流電源2は、例えば、商用電源である。交流電源2は、例えば、自家発電機などでもよい。なお、点灯装置10に供給される電力は、交流電力に限ることなく、直流電力などでもよい。また、本願明細書において、「電気的に接続」には、直接接触して接続される場合の他に、他の導電性部材などを介して接続される場合も含むものとする。
The
点灯装置10は、ランプ4と電気的に接続される。点灯装置10は、交流電源2から供給される交流電力をランプ4に対応した直流電力に変換し、ランプ4に直流電流を供給する。これにより、点灯装置10は、ランプ4を点灯させる。制御部18は、点灯装置10の各部を統括的に制御する。換言すれば、制御部18は、ランプ4の点灯及び消灯を制御する。
The
ランプ4は、光源5を含む。ランプ4は、例えば、複数の光源5を含む。各光源5は、例えば、直列に接続される。各光源5は、例えば、直列接続と並列接続とを組み合わせてもよい。光源5の数は、任意でよい。光源5の数は、例えば、1つでもよい。
The
光源5には、例えば、発光ダイオード(Light Emitting Diode:LED)が用いられる。光源5は、例えば、有機発光ダイオード(Organic Light Emitting Diode:OLED)、無機エレクトロルミネッセンス(Inorganic ElectroLuminescence)発光素子、有機エレクトロルミネッセンス(Organic ElectroLuminescence)発光素子、または、その他の電界発光型の発光素子などでもよい。光源5は、例えば、電球などでもよい。以下では、光源5をLEDとして説明を行う。 For the light source 5, for example, a light emitting diode (LED) is used. The light source 5 may be, for example, an organic light emitting diode (OLED), an inorganic electroluminescent light emitting element, an organic electroluminescent light emitting element, or another electroluminescent light emitting element. good. The light source 5 may be, for example, a light bulb. Hereinafter, the light source 5 will be described as an LED.
出力部12は、ランプ4との電気的な接続に用いられる。出力部12は、ランプ4の高圧側の端子4aと接続される第1端子12aと、ランプ4の低圧側の端子4bと接続される第2端子12bと、を有する。ランプ4の高圧側の端子4aは、換言すれば、LEDである光源5のアノードである。ランプ4の低圧側の端子4bは、換言すれば、LEDである光源5のカソードである。ランプ4は、出力部12を介して点灯装置10に着脱可能に接続される。点灯装置10は、これに限ることなく、配線などによってランプ4と直接的に接続してもよい。
The
点灯装置10は、例えば、フィルタ回路20、整流回路22、力率改善回路24、及び検出部26などを、さらに備える。
The
フィルタ回路20は、交流電源2と電気的に接続される。フィルタ回路20は、例えば、交流電源2から供給される交流電力に含まれるノイズを抑制する。
The
整流回路22は、フィルタ回路20に電気的に接続される。整流回路22は、フィルタ回路20を介して入力された交流電圧を整流して整流電圧に変換する。整流回路22には、例えば、4つの整流素子を組み合わせたダイオードブリッジが用いられる。すなわち、整流回路22は、全波整流器である。整流電圧は、例えば、脈流電圧である。
The
整流回路22は、一対の入力端子22a、22bと、高電位出力端子22cと、低電位出力端子22dと、を有する。入力端子22a、22bは、フィルタ回路20と電気的に接続されている。整流回路22は、入力端子22a、22bを介して入力される交流電圧を整流電圧に変換し、高電位出力端子22c及び低電位出力端子22dから出力する。低電位出力端子22dの電位は、基準電位(例えば接地電位)に設定される。高電位出力端子22cの電位は、低電位出力端子22dの電位よりも高い電位に設定される。
The
整流回路22は、半波整流器などでもよい。整流電圧は、全波整流された脈流でもよいし、半波整流された脈流でもよい。整流回路22には、例えば、ショットキーバリアダイオードが用いられる。これにより、例えば、良好な応答性を得ることができる。
The
力率改善回路24は、整流回路22の出力側と電気的に接続される。力率改善回路24は、整流電圧において、電源周波数の整数倍の高調波の発生を抑制する。これにより、力率改善回路24は、整流電圧の力率を改善する。
The power
力率改善回路24は、例えば、スイッチング素子30と、インダクタ31と、ダイオード32と、平滑コンデンサ33と、を含む。スイッチング素子30は、電極30a〜電極30cを有する。インダクタ31の一端は、高電位出力端子22cと電気的に接続されている。インダクタ31の他端は、電極30aと電気的に接続されている。電極30bは、低電位出力端子22dと電気的に接続されている。ダイオード32のアノードは、電極30aと電気的に接続されている。ダイオード32のカソードは、平滑コンデンサ33の一端と電気的に接続されている。平滑コンデンサ33の他端は、低電位出力端子22dと電気的に接続されている。すなわち、この例において、力率改善回路24は、昇圧チョッパ回路である。力率改善回路24は、これに限ることなく、整流電圧の力率を改善することができる任意の回路でよい。
The power
電極30cは、制御部18と電気的に接続されている。電極30cは、いわゆる制御電極である。スイッチング素子30は、制御部18からの信号に応じてスイッチングする。力率改善回路24は、例えば、スイッチング素子30をスイッチングさせ、入力電流を正弦波に近づけることにより、力率を改善する。
The
スイッチング素子30は、例えば、nチャネル形のFETである。例えば、電極30aは、ドレインであり、電極30bは、ソースであり、電極30cは、ゲートである。スイッチング素子30は、例えば、pチャネル形のFETでもよいし、バイポーラトランジスタなどでもよい。
The switching
平滑コンデンサ33は、力率改善後の脈流電圧を平滑化することにより、脈流電圧を直流電圧に変換する。
The smoothing
例えば、点灯装置10に供給される電力が直流電力である場合には、フィルタ回路20、整流回路22、及び力率改善回路24を省略してもよい。このように、フィルタ回路20、整流回路22、及び力率改善回路24は、必要に応じて設けられ、省略可能である。
For example, when the electric power supplied to the
定電流回路14は、出力部12に接続されたランプ4に供給される直流電流が一定になるように、出力電流を制御する。定電流回路14は、一対の入力端子14a、14bと、一対の出力端子14c、14dと、を有する。高電位側の入力端子14aは、平滑コンデンサ33の高電位側の一端と電気的に接続されている。低電位側の入力端子14bは、低電位出力端子22dと電気的に接続されている。すなわち、定電流回路14においては、一対の入力端子14a、14bに直流電力が供給される。出力端子14cは、出力部12の第1端子12aと電気的に接続されている。出力端子14dは、出力部12の第2端子12bと電気的に接続されている。これにより、定電流回路14から出力された電流が、ランプ4に供給される。
The constant
定電流回路14は、例えば、スイッチング素子40(第1スイッチング素子)と、インダクタ41と、ダイオード42と、を有する。スイッチング素子40は、電極40a〜40cを有する。電極40aは、入力端子14aと電気的に接続されている。電極40bは、インダクタ41の一端に接続されている。インダクタ41の他端は、高電位側の出力端子14cと電気的に接続されている。ダイオード42のカソードは、スイッチング素子40の電極40bと電気的に接続されている。ダイオード42のアノードは、低電位側の入力端子14b及び出力端子14dと電気的に接続されている。
The constant
電極40cは、制御部18と電気的に接続されている。スイッチング素子40は、制御部18からの信号に応じてスイッチングする。スイッチング素子40は、インダクタ41に流れる電流を制御する。定電流回路14は、スイッチング素子40をスイッチングさせることにより、ランプ4に供給される直流電流が一定になるように制御する。
The
また、この例において、定電流回路14は、いわゆる降圧チョッパ回路である。定電流回路14は、力率改善回路24によって昇圧された直流電圧の電圧値を、ランプ4に対応した電圧値に降圧する。なお、定電流回路14の構成は、上記に限ることなく、ランプ4に実質的に一定な電流を供給可能な任意の構成でよい。定電流回路14は、少なくともスイッチング素子40とインダクタ41とを有する電流型の変換器であればよい。
Further, in this example, the constant
調光回路16は、ランプ4に対して並列に接続されるスイッチング素子44(第2スイッチング素子)を有する。スイッチング素子44は、電極44a〜44cを有する。定電流回路14のスイッチング素子40及び調光回路16のスイッチング素子44には、例えば、シリコン、窒化ガリウム、及び酸化ガリウムの少なくともいずれかを含む半導体素子(半導体スイッチング素子)が用いられる。より具体的には、シリコンを用いたトランジスタ、MOSFET、IGBTや、窒化ガリウムを用いたGaN−HEMTなどが用いられる。
The dimming
電極44aは、定電流回路14の出力端子14cと電気的に接続されている。電極44bは、定電流回路14の出力端子14dと電気的に接続されている。これにより、スイッチング素子44が、ランプ4と並列に接続される。電極44cは、制御部18と電気的に接続されている。スイッチング素子44は、制御部18からの信号に応じてスイッチングする。
The
調光回路16及び制御部18は、外部から入力された調光信号に応じてスイッチング素子44の導通状態・非導通状態を切り替え、ランプ4への直流電流の供給及び供給の停止を周期的に切り替えることにより、ランプ4から照射される光の調光制御を行う。このため、点灯装置10では、調光回路16よりもランプ4側(出力側)には、電圧を平滑するような比較的大きな容量の電荷蓄積素子(例えばコンデンサなど)が設けられていない。これにより、例えば、パルス状に変化する直流電圧(直流電流)の立上りや立下りが遅れ、不本意な調光度となってしまうことを抑制することができる。
The dimming
調光回路16では、ランプ4と並列に接続されるスイッチング素子44を非導通状態にすることにより、ランプ4に直流電流を供給することができる。一方、スイッチング素子44を導通状態にすると、スイッチング素子44に電流が流れることにより、ランプ4側への直流電流の供給が停止される。
In the dimming
検出部26は、ランプ4及びスイッチング素子44の下流側に設けられ、スイッチング素子44が非導通状態になり、ランプ4に直流電流が流れた時に、ランプ4に流れる直流電流の電流値を検出し、スイッチング素子44が導通状態になり、ランプ4への直流電流の供給が停止された時に、スイッチング素子44に流れる直流電流の電流値を検出する。検出部26は、制御部18と電気的に接続され、制御部18に検出結果を入力する。
The
検出部26は、例えば、ランプ4の低圧側の端子4b及びスイッチング素子44の電極44bの接続点と低電位出力端子22dとの間に設けられる。検出部26は、例えば、直流電流の電流値を検出するための検出抵抗である。検出部26は、例えば、磁束の変化などを計測するクランプ型の電流計などでもよい。なお、検出部26は、ランプ4の電圧及びスイッチング素子44の電圧を検出する構成としてもよい。検出部26は、電流及び電圧の双方を検出する構成でもよい。
The
制御部18は、制御回路50と、コンパレータ52と、抵抗素子54と、整流素子56と、コンパレータ58と、ドライバ60と、を有する。制御回路50は、例えば、マイクロコンピュータ、専用制御IC(Integrated Circuit)、及びFPGA(Field-Programmable Gate Array)の少なくともいずれかを含む。制御回路50は、1つの素子で構成してもよいし、複数の素子を組み合わせて構成してもよい。
The
ドライバ60は、力率改善回路24の動作を制御する。ドライバ60は、スイッチング素子30の電極30cと電気的に接続され、スイッチング素子30をスイッチングさせることにより、力率改善回路24の動作を制御する。
The
コンパレータ52の非反転入力端子は、検出部26と電気的に接続されている。コンパレータ52の非反転入力端子には、検出部26の検出結果が入力される。一方、コンパレータ52の反転入力端子には、第1参照電圧REF1が設定されている。これにより、ランプ4又はスイッチング素子44に流れる電流が所定値未満の場合に、コンパレータ52の出力がローになり、ランプ4又はスイッチング素子44に流れる電流が所定値以上の場合に、コンパレータ52の出力がハイになる。
The non-inverting input terminal of the
コンパレータ52の出力端子は、抵抗素子54及び整流素子56を介してコンパレータ58の反転入力端子と電気的に接続されている。コンパレータ52の非反転入力端子には、第2参照電圧REF2が設定されている。これにより、コンパレータ52の出力がローの場合に、コンパレータ58の出力がハイになり、コンパレータ52の出力がハイの場合に、コンパレータ58の出力がローになる。
The output terminal of the
コンパレータ58の出力端子は、スイッチング素子40の電極40cと電気的に接続されている。従って、コンパレータ58の出力がローの場合に、スイッチング素子40が非導通状態となり、コンパレータ58の出力がハイの場合に、スイッチング素子40が導通状態となる。すなわち、制御部18は、ランプ4又はスイッチング素子44に流れる電流が所定値未満の場合に、コンパレータ52の出力をロー、コンパレータ58の出力をハイとして、スイッチング素子40を導通状態とし、ランプ4又はスイッチング素子44に流れる電流が所定値以上の場合に、コンパレータ52の出力をハイ、コンパレータ58の出力をローとして、スイッチング素子40を非導通状態とする。
The output terminal of the
また、コンパレータ58の反転入力端子は、制御回路50と電気的に接続されている。制御回路50は、ハイ・ローを周期的に繰り返すパルス信号をコンパレータ58の反転入力端子に入力する。
Further, the inverting input terminal of the
パルス信号のローの期間では、コンパレータ58の出力がハイになって、スイッチング素子40が導通状態となり、インダクタ41に電流が供給され、パルス信号のハイの期間では、コンパレータ58の出力がローになって、スイッチング素子40が非導通状態となり、インダクタ41への電流の供給が停止される。また、パルス信号のローの期間において、ランプ4又はスイッチング素子44に流れる電流が所定値以上になると、前述のように、スイッチング素子40が非導通状態となり、インダクタ41への電流の供給が停止される。これにより、ランプ4又はスイッチング素子44に流れる電流が一定になるように制御される。
During the low period of the pulse signal, the output of the
このように、制御回路50は、スイッチング素子44のスイッチング及び検出部26の検出結果などに関わらず、スイッチング素子40のスイッチングのみを制御する。制御回路50は、スイッチング素子40の導通状態と非導通状態とを周期的に切り替えるための制御のみを行う。
In this way, the
また、制御回路50は、スイッチング素子44の電極44cと電気的に接続されている。制御回路50は、スイッチング素子44をスイッチングさせることにより、調光回路16の動作を制御する。
Further, the
制御部18は、通信制御装置6と電気的に接続されている。通信制御装置6は、ネットワークなどを介して外部機器8と通信可能に接続されている。通信制御装置6は、例えば、外部機器8との相互通信が可能である。通信制御装置6は、外部機器8から調光信号を受信する。通信制御装置6は、例えば、外部機器8からの調光信号の受信のみを可能とする構成でもよい。
The
制御部18は、例えば、通信制御装置6との相互通信が可能である。制御部18は、通信制御装置6から調光信号を受信する。制御部18は、通信制御装置6からの調光信号の受信のみを可能とする構成でもよい。また、調光信号は、例えば、点灯装置10に設けられたダイヤルやスライドスイッチなどの操作部から制御部18に入力してもよい。
The
制御部18は、受信した調光信号を制御回路50に入力する。制御回路50は、調光信号に基づいてスイッチング素子44をスイッチングさせることにより、調光回路16の調光制御を行う。これにより、調光信号の調光度に応じた所望の明るさで、ランプ4を点灯させることができる。
The
制御回路50及び調光回路16の行う調光制御は、例えば、パルス幅変調方式、パルス密度変調方式、及び振幅変調方式のいずれかを含む。パルス幅変調方式では、例えば、調光度が大きい程、スイッチング素子44の導通状態の期間を長くすることにより、ランプ4から照射される光の明るさを調光する。パルス密度変調方式では、例えば、調光度が大きい程、スイッチング素子44の導通状態の期間の密度を高くすることにより、ランプ4から照射される光の明るさを調光する。振幅変調方式では、例えば、調光度が大きい程、力率改善回路24において昇圧される直流電圧を高くすることにより、ランプ4から照射される光の明るさを調光する。以下では、制御回路50及び調光回路16が、パルス幅変調方式の調光制御を行うものとして説明を行う。
The dimming control performed by the
図2(a)〜図2(d)は、実施形態に係る点灯装置の動作の一例を模式的に表すグラフ図である。
図3(a)〜図3(d)は、点灯装置の参考の動作を模式的に表すグラフ図である。
図2(a)、図3(a)は、定電流回路14のスイッチング素子40の電極40cの制御電圧Vg1の一例を模式的に表す。
図2(b)、図3(b)は、インダクタ41に流れる電流ILの一例を模式的に表す。 図2(c)、図3(c)は、調光回路16のスイッチング素子44の電極44cの制御電圧Vg2の一例を模式的に表す。
図2(d)、図3(d)は、ランプ4に流れる電流IVの一例を模式的に表す。
また、図2(a)〜図2(d)及び図3(a)〜図3(d)において、横軸は、時間tである。
2 (a) to 2 (d) are graphs schematically showing an example of the operation of the lighting device according to the embodiment.
3 (a) to 3 (d) are graphs schematically showing a reference operation of the lighting device.
2 (a) and 3 (a) schematically show an example of the control voltage Vg1 of the
FIG. 2 (b), the FIG. 3 (b) shows an example of a current I L flowing through the
2 (d) and 3 (d) schematically show an example of the current IV flowing through the lamp 4.
Further, in FIGS. 2 (a) to 2 (d) and 3 (a) to 3 (d), the horizontal axis is time t.
図2(a)〜図2(d)に表したように、スイッチング素子44のスイッチングによって調光を行う場合、ランプ4に流れる電流IVは、間欠的になる。このため、高速カメラなどの撮影装置で連続的に撮影を行う場合に、ランプ4の点灯の回数が、1回の撮影おいて変化してしまうと、連続する複数の撮影画像毎に明るさが異なってしまう。例えば、1つ目の撮影画像の撮影中にランプ4が4回点灯し、連続する2つ目の撮影画像の撮影中にランプ4が3回点灯した場合、2つ目の撮影画像が1つ目の撮影画像よりも暗くなってしまう。
As shown in FIGS. 2A to 2D, when dimming is performed by switching the switching
従って、制御回路50は、例えば、調光回路16のスイッチング素子44のスイッチングの周波数を、撮影装置の撮影間隔の整数倍にする。図2(a)〜図2(d)では、調光回路16のスイッチング素子44のスイッチングの周波数を、撮影装置の撮影間隔の4倍に設定した状態を例示している。これにより、撮影装置で連続的に撮影を行う場合にも、1回の撮影中にランプ4の点灯する回数を一定にすることができる。連続する複数の撮影画像毎に明るさが異なってしまうことを抑制することができる。
Therefore, the
あるいは、スイッチング素子44のスイッチングの周波数が、撮影装置の撮影間隔に対して十分に高くなるようにしてもよい。スイッチング素子44のスイッチングの周波数は、例えば、撮影装置の撮影間隔の10倍以上、または1を超える整数倍に設定してもよい。これにより、ランプ4の1回の点灯時間を短くし、または撮影と点灯のタイミングを合わせることで撮影装置の露光に対する影響を抑制することができる。すなわち、スイッチング素子44のスイッチングの周波数を撮影装置の撮影間隔の10倍以上にする場合にはランプ4の点灯する回数が、1回の撮影において異なってしまったとしても、撮影画像の明るさに与える影響を抑制することができ、スイッチング素子44のスイッチングの周波数を撮影装置の撮影間隔に対して1を超える整数の倍数に設定する場合には1回の撮影における点灯の回数を合わせるこができるため撮影画像の明るさに与える影響を抑制することができる。
Alternatively, the switching frequency of the switching
但し、撮影装置の撮影間隔は、撮影装置の機種や設定によって異なる。そこで、制御回路50は、例えば、スイッチング素子44のスイッチングの周波数を15kHz程度(10kHz以上20kHz以下)に設定する。これにより、例えば、1000FPS(Frames Per Second)程度までの撮影において、連続する複数の撮影画像毎に明るさが異なってしまうことを抑制することができる。
However, the shooting interval of the shooting device differs depending on the model and setting of the shooting device. Therefore, the
図2(a)〜図2(d)及び図3(a)〜図3(d)に表したように、インダクタ41に流れる電流ILは、スイッチング素子40を導通状態にすることによって増加し、スイッチング素子40を非導通状態にすることによって減少する。
As shown in FIG. 2 (a) ~ FIG 2 (d) and FIG. 3 (a) ~ FIG 3 (d), the current I L flowing through the
このため、図3(a)〜図3(d)の参考例に表したように、スイッチング素子44のスイッチングによって調光を行う場合に、定電流回路14のスイッチング素子40のスイッチングのタイミングと、調光回路16のスイッチング素子44のスイッチングのタイミング(周波数)とが合っていないと、スイッチング素子44を非導通状態にしたタイミングによってランプ4に流れる電流の大きさが変化し、撮影画像の明るさに影響を与えてしまう可能性がある。特に、調光下限側においては、その傾向が強くなる。
Therefore, as shown in the reference examples of FIGS. 3A to 3D, when dimming is performed by switching the switching
従って、制御回路50は、図2(a)〜図2(d)に表したように、スイッチング素子40を導通状態にしたタイミングに応じて、スイッチング素子44を導通状態にするタイミングを制御することにより、スイッチング素子40とスイッチング素子44との制御のタイミングを同期させるように制御する。制御回路50は、例えば、スイッチング素子40を導通状態としたタイミングから任意のタイミング後にスイッチング素子44を導通状態とする。
Therefore, as shown in FIGS. 2A to 2D, the
これにより、スイッチング素子44を非導通状態にした際に、ランプ4に流れる電流の大きさにバラツキが生じることを抑制することができる。スイッチング素子44を非導通状態にしたタイミングによってランプ4に流れる電流の大きさが変化し、撮影画像の明るさに影響を与えてしまうことを抑制することができる。
As a result, it is possible to prevent variations in the magnitude of the current flowing through the
制御回路50は、例えば、スイッチング素子40のスイッチングの周波数を、スイッチング素子44のスイッチングの周波数の整数倍にする。これにより、上記のように、スイッチング素子40とスイッチング素子44とを同期させることができる。
The
制御回路50は、例えば、調光信号で設定された調光度などに関わらず、スイッチング素子40及びスイッチング素子44のスイッチングの周波数を一定に制御する。制御回路50は、例えば、スイッチング素子40、44のスイッチングの周波数を15kHz程度で一定に制御する。これにより、スイッチング素子40、44を同期させつつ、高速撮影などにも対応することができ、連続的に撮影された複数の撮影画像の明るさの変化を適切に抑制することができる。
The
このように、本実施形態に係る点灯装置10では、定電流回路14と調光回路16とを有する場合にも、撮影装置によって連続的に撮影された複数の撮影画像の明るさの変化を抑制することができる。
As described above, even when the
なお、制御回路50は、スイッチング素子40のスイッチングの周波数を、スイッチング素子44のスイッチングの周波数に対して十分に高くなるようにしてもよい。例えば、スイッチング素子40のスイッチングの周波数を、スイッチング素子44のスイッチングの周波数の10倍以上、または1を超える整数倍にしてもよい。
The
この場合、スイッチング素子44を非導通状態にしてランプ4に電流を流す際に、スイッチング素子40が導通状態と非導通状態とを複数回繰り返すようになる。従って、調光下限側などにおいて、スイッチング素子44を非導通状態にしたタイミングによってランプ4に流れる電流の大きさが変化してしまうことを、より確実に抑制することができる。また、この場合には、必ずしもスイッチング素子40とスイッチング素子44とを同期させなくてもよい。
In this case, when the switching
図4(a)〜図4(d)は、点灯装置の参考の動作を模式的に表すグラフ図である。
上記の実施形態では、スイッチング素子44のスイッチングの周波数を15kHz程度(10kHz以上20kHz以下)としている。しかしながら、20kHz以下の周波数は、人間の可聴領域であるため、例えば、スイッチング素子44をスイッチングさせた際に、インダクタ41が振動し、異音が発生してしまう可能性が生じる。このため、異音発生の抑制の観点においては、スイッチング素子44のスイッチングの周波数を20kHzよりも高くすることが好ましい。
4 (a) to 4 (d) are graphs schematically showing a reference operation of the lighting device.
In the above embodiment, the switching frequency of the switching
制御回路50は、例えば、スイッチング素子44のスイッチングの周波数を24kHz程度に設定する。これにより、連続する複数の撮影画像毎に明るさが異なってしまうことを抑制しつつ、異音の発生なども抑制することができる。例えば、3000FPS程度までの撮影において、連続する複数の撮影画像毎に明るさが異なってしまうことを抑制することができる。
The
一方で、スイッチング素子44に電流を流す経路では、ランプ4に電流を流す経路と比べて、インダクタ41に蓄積されたエネルギーの消費量が少ない。このため、スイッチング素子44のスイッチングの周波数を20kHzよりも高く設定すると、図4(a)〜図4(d)に表したように、調光下限側では、スイッチング素子40の非導通状態の期間において、インダクタ41に蓄積されたエネルギーが適切に消費されなくなってしまう可能性が生じる。
On the other hand, the path through which the current flows through the switching
このように、インダクタ41に蓄積されたエネルギーが適切に消費されていない場合には、次のスイッチング素子40の導通状態の期間において、ランプ4又はスイッチング素子44(インダクタ41)に流れる電流が、すぐに所定値に達してしまう。このため、スイッチング素子40とスイッチング素子44とを同期させたとしても、ランプ4に流れる電流の大きさにバラツキが生じ、連続的に撮影された複数の撮影画像の明るさに影響を与えてしまう可能性が生じる。
In this way, when the energy stored in the
従って、制御回路50は、例えば、スイッチング素子44のスイッチングの周波数を20kHzよりも高くする場合には、調光信号で設定された調光度が所定値以下である場合に、少なくともスイッチング素子40及びスイッチング素子44のスイッチングの周波数を低くする。制御回路50は、例えば、調光信号で設定された調光度が所定値以下である場合に、スイッチング素子40及びスイッチング素子44のスイッチングの周波数を20kHz以下(例えば、15kHz程度)にする。
Therefore, for example, when the switching frequency of the switching
これにより、調光度が所定値よりも高い場合には、スイッチング素子40、44のスイッチングの周波数を高くし、連続する複数の撮影画像毎に明るさが異なってしまうことを適切に抑制しつつ、異音の発生なども抑制することができる。そして、調光度が所定値以下の場合には、スイッチング素子40、44のスイッチングの周波数を低くすることで、インダクタ41に蓄積されたエネルギーを適切に消費することができる。ランプ4に流れる電流の大きさにバラツキが生じ、連続的に撮影された複数の撮影画像の明るさに影響を与えてしまうことを抑制することができる。
As a result, when the dimming degree is higher than the predetermined value, the switching frequency of the switching
また、高速カメラなどで高速撮影を行う場合には、短いシャッタースピードでも適切な露出を得るために、調光度を高く設定する可能性が高い。従って、調光下限側においてスイッチング素子40、44のスイッチングの周波数を低くしたとしても、実使用における影響は小さいものと考えられる。なお、スイッチング素子40、44のスイッチングの周波数は、例えば、調光度の低下に応じて段階的に低くなるようにしてもよいし、調光度の低下に応じて連続的に低くなるようにしてもよい。
Further, when high-speed shooting is performed with a high-speed camera or the like, there is a high possibility that the dimming degree is set high in order to obtain an appropriate exposure even at a short shutter speed. Therefore, even if the switching frequency of the switching
図5は、実施形態に係る点灯装置の変形例を模式的に表すブロック図である。
なお、上記実施形態と機能・構成上実質的に同じものについては、同符号を付し、詳細な説明は省略する。
図5に表したように、点灯装置10aでは、検出部26の検出結果が、制御回路50に入力される。点灯装置10aでは、制御回路50が、検出部26と電気的に接続されている。制御回路50は、配線などを介して直接的に、あるいはスイッチング素子などを介して間接的に検出部26と接続される。検出部26の検出結果は、例えば、マイコンなどの他の制御回路から制御回路50に入力してもよい。
FIG. 5 is a block diagram schematically showing a modified example of the lighting device according to the embodiment.
Those having substantially the same functions and configurations as those of the above-described embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
As shown in FIG. 5, in the
制御回路50は、検出部26の検出結果に基づいて、ランプ4又はスイッチング素子44に流れる直流電流の電流値が一定になるように、定電流回路14のスイッチング素子40のスイッチングを制御する。
The
制御回路50は、例えば、スイッチング素子40を非導通状態にした状態から検出部26の検出値が下限値以下になった場合に、スイッチング素子40を非導通状態から導通状態に切り替える。そして、制御回路50は、例えば、スイッチング素子40を導通状態にした状態から検出部26の検出値が上限値以上になった場合に、スイッチング素子40を導通状態から非導通状態に切り替える。また、制御回路50は、スイッチング素子40に同期させてスイッチング素子44のスイッチングを制御する。
The
これにより、スイッチング素子44のスイッチングや調光度などに応じてインダクタ41に蓄積されたエネルギーの消費量が変化した場合にも、連続的に撮影された複数の撮影画像の明るさに影響を与えてしまうことを、より確実に抑制することができる。すなわち、インダクタ41に蓄積されたエネルギーの消費量の変化に対応させて、スイッチング素子40及びスイッチング素子44のスイッチングの周波数を任意に変化させることができる。また、コンパレータ52、58などを設ける必要をなくすことができ、制御部18における部品点数の削減や回路構成の簡単化などを図ることもできる。
As a result, even when the consumption of energy stored in the
本発明のいくつかの実施形態および実施例を説明したが、これらの実施形態または実施例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態または実施例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態または実施例やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although some embodiments and examples of the present invention have been described, these embodiments or examples are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments or examples can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments or examples and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
2…交流電源、 4…ランプ、 5…光源、 6…通信制御装置、 8…外部機器、 10、10a…点灯装置、 12…出力部、 14…定電流回路、 16…調光回路、 18…制御部、 20…フィルタ回路、 22…整流回路、 24…力率改善回路、 26…検出部、 30…スイッチング素子、 31…インダクタ、 32…ダイオード、 33…平滑コンデンサ、 40…スイッチング素子、 41…インダクタ、 42…ダイオード、 44…スイッチング素子、 50…制御回路、 52…コンパレータ、 54…抵抗素子、 56…整流素子、 58…コンパレータ、 60…ドライバ 2 ... AC power supply, 4 ... Lamp, 5 ... Light source, 6 ... Communication control device, 8 ... External device, 10, 10a ... Lighting device, 12 ... Output unit, 14 ... Constant current circuit, 16 ... Dimming circuit, 18 ... Control unit, 20 ... filter circuit, 22 ... rectifier circuit, 24 ... power factor improvement circuit, 26 ... detection unit, 30 ... switching element, 31 ... inductor, 32 ... diode, 33 ... smoothing capacitor, 40 ... switching element, 41 ... Inductor, 42 ... diode, 44 ... switching element, 50 ... control circuit, 52 ... comparator, 54 ... resistance element, 56 ... rectifying element, 58 ... comparator, 60 ... driver
Claims (11)
前記ランプと接続される出力部と、
インダクタと、前記インダクタに流れる電流を制御する第1スイッチング素子と、を有し、前記第1スイッチング素子のスイッチングによって、前記直流電流の電流値が一定になるように制御する定電流回路と、
前記ランプに対して並列に接続される第2スイッチング素子を有し、外部から入力された調光信号に応じて前記第2スイッチング素子をスイッチングすることにより、前記ランプから照射される光の調光制御を行う調光回路と、
前記第1スイッチング素子を導通状態にしたタイミングに応じて、前記第2スイッチング素子を導通状態にするタイミングを制御することにより、前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との制御のタイミングを同期させるように制御する制御回路と、
を備えた点灯装置。 In a lighting device that lights a lamp by supplying a direct current to the lamp.
The output unit connected to the lamp and
A constant current circuit having an inductor and a first switching element for controlling the current flowing through the inductor, and controlling the current value of the direct current to be constant by switching of the first switching element.
It has a second switching element connected in parallel to the lamp, and by switching the second switching element in response to a dimming signal input from the outside, dimming of the light emitted from the lamp. A dimming circuit for control and
By controlling the timing at which the second switching element is brought into the conductive state according to the timing at which the first switching element is brought into the conductive state, the control timing between the first switching element and the second switching element is synchronized. A control circuit that controls to make it
Lighting device equipped with.
前記制御回路は、前記検出部の検出結果に基づいて、前記直流電流の電流値が一定になるように前記第1スイッチング素子のスイッチングを制御する請求項1〜10のいずれか1つに記載の点灯装置。 Further, a detector for detecting at least one of the direct current flowing through the lamp and the voltage of the lamp is provided.
The control circuit according to any one of claims 1 to 10, which controls switching of the first switching element so that the current value of the direct current becomes constant based on the detection result of the detection unit. Lighting device.
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