JP6995438B2

JP6995438B2 - Ｌｅｄ照明装置

Info

Publication number: JP6995438B2
Application number: JP2017228640A
Authority: JP
Inventors: 征士中島
Original assignee: アール・ビー・コントロールズ株式会社
Priority date: 2017-11-29
Filing date: 2017-11-29
Publication date: 2022-01-14
Anticipated expiration: 2037-11-29
Also published as: JP2019102149A

Description

本発明は、点消灯スイッチがオンになると、ＬＥＤの明るさが徐々に明るくなるように制御するＬＥＤ照明装置に関する。

ＬＥＤの明るさは、ＬＥＤに流れる電流値にほぼ比例することが知られている。また、ＬＥＤの電圧電流特性は下向きに凸の曲線で表すことができるので（例えば、特許文献１参照）、ＬＥＤの明るさを徐々に明るくするために電圧の上昇速度を一定の速度で上昇させる。すると、電流の増加速度は一定速度で増加するのではなく徐々に加速していき、明るさが増す、すなわち電流値が増加するのに伴って急激に明るくなる現象が生じる。

特開２０１４－２３２６０５号公報（図２）

上記従来のＬＥＤ照明装置で、図３（ａ）に示すように、点灯開始から時間Ｔｆが経過した時点でＬＥＤの明るさが所定の明るさに相当する電流値Ｉｆになる設定ポイント（１）を想定した場合、ＬＥＤの明るさの増加速度を一定にするには、ＬＥＤに流れる電流値の増加速度を点灯開始時から直線Ｓ１に示す直線状に増加させればよい。ただし、直線Ｓ１に沿って電流値を増加させると、点灯開始直後の比較的暗い領域では突然点灯し急速に明るくなるように感じられ、不自然に感じる。そこで、同図のＢ１およびＳ２のように、比較的暗い領域では曲線Ｂ１に沿って電流値を増加させ、電流値がＩｘである中間ポイント（２）から電流値の増加を直線Ｓ２に沿って増加するように切り替えれば、上述の問題点は解消される。ところが、中間ポイント（２）での切替時に明るさの変化に不自然な不連続状態が発生し、違和感を覚えてしまうという新たな不具合が生じてしまう。

別の問題点として、同図（ｂ）に示すように、上述の設定ポイント（１）よりも明るさが低い状態、すなわち暗い状態に相当する電流値がＩａの状態である（３）を新たな設定ポイントに変更すると、その設定ポイント（３）には時間Ｔｆよりも短い時間Ｔａで到達してしまう。従って、明るい（１）を設定ポイントにしている状態と暗い（３）を設定ポイントにしている状態とでは、点消灯スイッチをオンにしてからそれぞれの明るさに到達するまでの時間が相違してしまうことになる。これに対して、最終的な電流値がＩｆの場合であってもＩａの場合であっても、同じ経過時間Ｔｆが経過したときに目標とする電流値に到達するようにするためには、設定ポイント（３）ではなく（４）にすればよいが、その場合、電圧電流特性曲線はＢａではなくＢｂを使用することになり、消灯状態からの明るさの立ち上がり状態が相違し、やはり違和感を覚えるという新たな不具合が生じてしまう。

そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、到達する電流値が相違しても到達時間を同じにし、かつ、明るさの立ち上がり状態に差が生じず、さらに、明るくなる途中で不連続な違和感が生じないＬＥＤ照明装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明によるＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤに供給する電流値を制御する定電流制御部を備え、点消灯スイッチがオンされた時点から、所定の時間経過後に設定された明るさに到達するよう電流を増加させる調光部を有するＬＥＤ照明装置において、上記調光部は、上記ＬＥＤの電圧電流特性を示す曲線をあらかじめ記憶し、上記所定の時間と上記設定された明るさとから規定される設定ポイントから上記曲線に対して接線を設定し、この曲線と接線とが接する接点より小電流側ではこの曲線に沿って電流値の変化をコントロールし、この接点より大電流側では上記接線に沿って電流値の変化をコントロールすることによって、ＬＥＤに供給する電流を増加させる際に、上記曲線からこの接線に乗り換えるように電流値の変化をコントロールすることを特徴とする。

上記構成によれば、ＬＥＤの光り始めから比較的暗い領域では、ＬＥＤに流れる電流は電圧電流特性曲線に沿って増加するため、ＬＥＤの明るさは消灯状態から徐々に明るくなっていく。次に直線と接する点、すなわち接点からは上記曲線から直線に移って電流が増加していくので、ＬＥＤは急激に明るくなることなく、目的の設定ポイントの明るさになるまで電流が増加していく。そして上記曲線から直線への乗り換えの際に、明るさの変化に不連続のような違和感が生じない。

なお、上記構成はＬＥＤが１灯の場合でも有効ではあるが、複数のＬＥＤに対して上記電流制御部を各々設け、これら電流制御部には同一の時間が経過した時点でＬＥＤごとにそれぞれ異なる明るさになるように目標とする明るさが設定されており、上記調光部は上記各電流制御部ごとに設定された設定ポイントから同一の上記電圧電流特性曲線に対して接線を設定することによって各ＬＥＤの電流値の変化をコントロールするように構成してもよい。

また、上記設定ポイントは手動操作によって変更することができるようにしてもよい。

以上の説明から明らかなように、本発明は、点灯消灯スイッチをオンにしてＬＥＤの明るさを徐々に明るくしていく場合に、消灯状態から点灯開始してしばらくの間の比較的暗い領域では、明るさが徐々に明るくなっていくので違和感なく、また、その後の比較的明るい領域ではＬＥＤが急激に明るくならないので、やはり違和感が生じない。そして、この比較的暗い領域から比較的明るい領域に切り替わる際に、不連続な違和感が生じない。

本発明の一実施の形態の構成を示す回路図本発明の電流制御内容を示す図従来の電流制御での問題点を説明するための図

図１を参照して、１は本発明によるＬＥＤ照明装置の一例を示す回路図であり、このＬＥＤ照明装置１は外部の直流電源２から直流電力の供給を受け、２灯のＬＥＤ３１、３２を点消灯するものである。同じく、外部に点消灯スイッチ２１が設けられており、この点消灯スイッチ２１をオンオフすることによってＬＥＤ３１、３２が点消灯される。

４は定電流制御部であり、ＬＥＤ３１に対してトランジスタ４１が直列に設けられ、同じくＬＥＤ３２に対してトランジスタ４２が設けられている。両トランジスタ４１．４２は各々マイコン５によってデューティ制御され、ＬＥＤ３１およびＬＥＤ３２に流れる電流値を制御するように構成されている。また、このマイコン５にはＬＥＤ３１およびＬＥＤ３２に流れる電流値が入力されるように構成されている。

具体的には、ＬＥＤ３１およびＬＥＤ３２には各々抵抗１１および抵抗１２が直列に接続されており、ＬＥＤ３１と抵抗１１の分圧およびＬＥＤ３２と抵抗１２の分圧がマイコン５に入力される。そして、その分圧値から各ＬＥＤ３１およびＬＥＤ３２の電流値がマイコン５に入力されることになる。なお、このマイコン５は、後述するように調光部として機能するものである。

図２を参照して、上記マイコン５内には上記ＬＥＤ３１およびＬＥＤ３２の電圧電流特性曲線があらかじめ記憶されている。ここで、ＬＥＤ３１を例に電流制御部による電流制御の内容を説明する。ＬＥＤ３１について、点消灯スイッチ２１がオンにされてからの経過時間Ｔｆの時点で希望する明るさに相当する電流値Ｉａに到達するように電流値をコントロールする。

本図では、点消灯スイッチ２１がオンにされると、ＬＥＤ３１に全く電流が流れていない状態から、ＬＥＤ３１に印加される電圧を徐々に上昇させていく。ＬＥＤは、一般的に両端に印加される電圧が点灯開始電圧を超えなければ電流が流れず、従って発光しない。図に示すように、ＬＥＤ３１について設定ポイントＴｇ１を設定する。この設定ポイントＴｇ１は点消灯スイッチ２１がオンにされてからの経過時間がＴｆであり、その時の電流値が目標値であるＩａの点である。この設定ポイントＴｇ１は電圧電流特性曲線Ｂ上には存在しない。そこで、この設定ポイントＴｇ１から電圧電流特性曲線Ｂに対して接線Ｌ１を引く。その際の接点はＣ１になる。このＣ１に相当する経過時間はＴ１である。そこで、マイコン５は点消灯スイッチ２１がオンにされた時点から時間Ｔ１が経過するまでは、ＬＥＤ３１に対して、電圧電流特性曲線Ｂに沿って電流値を増加させていく。そしてＴ１が経過した時点、すなわち接点Ｃ１に到達した時点から、電圧電流特性曲線Ｂから接線Ｌ１に乗り換えて、設定ポイントＴｇ１に到達するように電流値をコントロールする。設定ポイントＴｇ１に到達した時点での経過時間はＴｆであり、その後は電流値をＩａに一定に保持したままにする。

次に、ＬＥＤ３２についての電流値の制御は、上述のＬＥＤ３１についての電流のコントロールと同様に、設定ポイントＴｇ２を最初に設定する。そして、その設定ポイントＴｇ２から電圧電流特性曲線Ｂに接線Ｌ２を引き、接点Ｃ２を求める。この接点Ｃ２に対応する経過時間はＴ２である。そこで、ＬＥＤ３２についての電流制御は、上記点消灯スイッチ２１がオンにされた時点から電圧電流特性曲線Ｂに沿って電流値を増加させ、接点Ｃ２に到達した時点、すなわち時間Ｔ２が経過した時点から接線Ｌ２に乗り換えて、そのまま電流値を直線状に上昇させていき、設定ポイントＴｇ２に到達させる。その後は、ＬＥＤ３１の場合と同じくＬＥＤ３２に流れる電流値を、Ｉｂに一定に保持する。

以上の制御により、ＬＥＤ３１およびＬＥＤ３２は、点消灯スイッチ２１をＯＮにした時点から、双方ともに時間Ｔｆが経過した時に、設定された電流値Ｉａおよび電流値Ｉｂに到達するので、ＬＥＤ３１およびＬＥＤ３２は共に同時刻に設定された明るさに到達する。ＬＥＤ３１に関しては、時間Ｔ１までは電圧電流特性曲線Ｂに沿って明るくなり、それ以降は接線Ｌ１に従うので、接点Ｃ１での明るさの増加度合いに不連続的な違和感が生じない。ＬＥＤ３２に関しても、接点Ｃ２で明るさの増加度合いが切り替わるので、同様に違和感が生じない。

ところで、上述の実施の形態では、ＬＥＤ３１およびＬＥＤ３２が設定された電流値に到達する時間を、ともに時間Ｔｆに設定したが、必ずしも両ＬＥＤの電流値が同じ経過時間に設定値になるようにそろえる必要はない。また、設定ポイントＴｇ１および設定ポイントＴｇ２は必要に応じて手動操作により任意に変更することができるように設定しておき、設定変更された後は、上述と同じ手法によって接線および接点を新たに求め、それをマイコン５に格納し、それ以降は新たに設定した接線および接点を用いてＬＥＤの電流値を制御すればよい。

１照明装置
２直流電源
５マイコン
１１抵抗
１２抵抗
２１点消灯スイッチ
４１トランジスタ
４２トランジスタ
Ｂ電圧電流特性曲線
Ｃ１接点
Ｃ２接点
Ｔｇ１設定ポイント
Ｔｇ２設定ポイント

Claims

ＬＥＤに供給する電流値を制御する定電流制御部を備え、点消灯スイッチがオンされた時点から、所定の時間経過後に設定された明るさに到達するよう電流を増加させる調光部を有するＬＥＤ照明装置において、上記調光部は、上記ＬＥＤの電圧電流特性を示す曲線をあらかじめ記憶し、上記所定の時間と上記設定された明るさとから規定される設定ポイントから上記曲線に対して接線を設定し、この曲線と接線とが接する接点より小電流側ではこの曲線に沿って電流値の変化をコントロールし、この接点より大電流側では上記接線に沿って電流値の変化をコントロールすることによって、ＬＥＤに供給する電流を増加させる際に、上記曲線からこの接線に乗り換えるように電流値の変化をコントロールすることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
複数のＬＥＤに対して上記電流制御部を各々設け、これら電流制御部には同一の時間が経過した時点でＬＥＤごとにそれぞれ異なる明るさになるように目標とする明るさが設定されており、上記調光部は上記各電流制御部ごとに設定された設定ポイントから同一の上記電圧電流特性曲線に対して接線を設定することによって各ＬＥＤの電流値の変化をコントロールすることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
上記設定ポイントは手動操作によって変更することができることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＬＥＤ照明装置。