JPWO2012043364A1 - 発光ダイオード点灯装置、照明装置および照明方法 - Google Patents
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Abstract
発光ダイオード点灯装置15は、グループ化された複数個の発光ダイオード5からなる光源2と、この光源2の各グループ化された発光ダイオード5を個別に点灯制御する複数個の点灯回路部17,18と、調光手段25からの調光信号を入力して当この調光信号に応じて各点灯回路部17,18の出力を制御するとともに、調光階調が変化した場合には調光信号の1周期内において複数個の点灯回路部17,18の出力を順次新たな階調に変更する調光制御部16とを具備している。
Description
本発明の一実施形態は、発光ダイオードを調光点灯する発光ダイオード点灯装置、照明装置および照明方法に関する。
発光ダイオードを光源とする照明装置は、舞台やスタジオ等の演出用の照明などに用いられており、色温度特性を変化させることなく調光制御を行うためにPWM(パルス幅変調)制御が用いられている。
しかし、PWM制御による調光制御は、発光ダイオードの点灯時間と消灯時間の制御が必要となるので、発光ダイオードの輝度変化が言わばカクカクしたデジタル的なものとなり、ちらついているように見えることがある。この現象は、輝度の低い低階調状態において、特に顕著に現れる。また、この現象は、PWMの周波数を高くすることにより解消可能であるが、この場合には、高機能のマイコン(CPU)等を必要とするので、照明装置が高価になってしまうという欠点があった。
一実施形態に係る発光ダイオード点灯装置は、グループ化された複数個の発光ダイオードからなる光源と;光源の各グループ化された発光ダイオードを個別に点灯制御する複数個の点灯回路部と;調光手段からの調光信号を入力してこの調光信号に応じて各点灯回路部の出力を制御するとともに、調光階調が変更された場合には調光信号の一周期内において複数個の点灯回路部の出力を順次新たな階調に変更する調光制御部と;を備えていることを特徴とする。
本実施形態の発光ダイオード点灯装置は、光源、点灯回路部および調光制御部を備えて構成される。
光源は、発光ダイオードがグループ化され、そのグループを複数組み合わせて構成される。
点灯回路部は、光源の各グループ化された発光ダイオードを個別に点灯制御する。
調光制御部は、調光階調に応じた調光信号を所定の周期で出力する調光手段からの調光信号を入力してこの調光信号に応じて各点灯回路部の出力を制御する。そして、調光階調が変更された場合には、調光信号の一周期内において複数個の点灯回路部の出力を順次新たな階調に変更するように制御する。
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、本発明の第1の実施形態について説明する。
本発明の第1の実施形態の発光ダイオード点灯装置(LED点灯装置)1は、図1に示すように構成される。発光ダイオード点灯装置1は、光源2および点灯回路部としての点灯回路3、さらに直流電源回路4を有して形成されている。
光源2は、発光ダイオード5のグループA1,A2を複数組み合わせて構成されている。グループA1,A2は、それぞれ複数個の発光ダイオード5が直列接続されて図示しない基板に実装されたLED回路からなっている。グループA1,A2は、それぞれ複数個からなる。発光ダイオード5の各グループA1,A2は、それぞれ個別の駆動回路6に接続されている。発光ダイオード5は、可視光例えば白色光を放射するように形成されている。
点灯回路3は、第1の点灯回路部7および第2の点灯回路部8により構成されている。第1および第2の点灯回路部7,8は、直流電源回路4に接続されており、直流電源回路4から供給される電力により動作している。
第1の点灯回路部7は、グループA1に対応付けられ、各グループA1の発光ダイオード5を点灯制御するものである。また、第2の点灯回路部8は、他のグループであるグループA2に対応付けられ、各グループA2の発光ダイオード5を点灯制御するものである。発光ダイオード5のグループは、グループA1,A2の2グループにより構成されているので、第2の点灯回路部8は、1つ設けられて、1つのグループA2に対応付けられている。ここで、発光ダイオード5が3以上にグループ化されると、第1の点灯回路部7に対応付けられる一つのグループA1を除く他のグループにそれぞれ第2の点灯回路部8が対応付けられものである。すなわち、第2の点灯回路部8は、複数設けられる。
第1の点灯回路部7は、PWM制御回路9および駆動回路6を有して形成されている。PWM制御回路9は、記憶部10およびタイマー回路11を内蔵している。ここで、PWM制御回路9は、後述の送受信回路13とともに、本実施形態の調光制御部を構成しているものである。
PWM制御回路9は、記憶部10に記憶されているプログラムに基づいて動作する。すなわち、PWM制御回路9は、外部の図示しない調光装置から出力された調光信号を入力し、この調光信号の調光度(0〜100%)に対応するオンデューティ(予め設定されたPWM信号の1周期内におけるオン期間の割合)のPWM信号をPWM生成クロックに基づいて生成して、このPWM信号を各駆動回路6に出力するように形成されている。ここで、調光信号の調光度(調光階調)は、光源2の調光レベルに対応している。調光信号は、例えばDMX信号であり、このPWM信号は、調光信号の1周期時間(例えば20ms)内に例えば32周期(1周期時間0.625ms)分出力される。
また、PWM制御回路9は、生成したPWM信号を一定の遅延時間経過後に第2の点灯回路部8に出力するように形成されている。この遅延時間は、例えば、調光信号の1周期時間(例えば20ms)を発光ダイオード5のグループ数で除した時間であり、ここではグループ数がグループA1,A2の2つであるので、例えば10msである。タイマー回路11は、この遅延時間を計時する。
そして、PWM制御回路9は、入力される調光信号の調光度が変更されると、変更された調光度に対応したオンデューティを有するPWM信号を生成する。
駆動回路6は、制御部12を主体として形成され、直列接続された発光ダイオード5に接続されている。制御部12は、PWM制御回路9から出力されたPWM信号を入力し、PWM信号のオンデューティの期間にわたって駆動回路6の出力をオンさせる。これにより、発光ダイオード5は、PWM信号のオンデューティの期間、そのグループA1毎に駆動回路6から供給される電流が流れて調光点灯する。そして、PWM信号のオンデューティが大きくなるに従い、発光ダイオード5に電流が流れている期間が長くなるので、発光ダイオード5の調光レベル(調光率)が上昇する。すなわち、発光ダイオード5の調光レベルは、PWM信号のオンデューティが0%のときには0%であり、PWM信号のオンデューティが100%のときには100%となるものである。なお、駆動回路6は、第2の点灯回路部8においても同様に動作する。
第2の点灯回路部8は、送受信回路13および駆動回路6を有して形成されている。送受信回路13は、タイマー回路14を内蔵している。
送受信回路13は、第1の点灯回路部7のPWM制御回路9からPWM信号を入力し、このPWM信号を駆動回路6に出力するように形成されている。これにより、各グループA2の発光ダイオード5は、PWM信号のオンデューティ比(調光レベル)で調光点灯される。
タイマー回路14は、送受信回路13がPWM信号を入力した時点から前記遅延時間(例えば10ms)を計時する。送受信回路13は、タイマー回路14が計時した前記遅延時間後に入力したPWM信号を他の第2の点灯回路部8の一つに出力するものである。しかし、ここでは、発光ダイオード5のグループ数は、グループA1,A2の2つであり、第2の点灯回路部8は、グループA2に対応した1つであるので、PWM信号を出力する他の第2の点灯回路部8が設けられていない。したがって、タイマー回路14は、設けなくてもよい。
すなわち、発光ダイオード5のグループ数が3つ以上であって、第2の点灯回路部8が複数である場合には、PWM信号が前記遅延時間後に他の第2の点灯回路部8の一つに順次出力されていく。この場合、第1の点灯回路部7は、生成したPWM信号を第2の点灯回路部8の一つに出力する。
直流電源回路4は、点灯回路3に接続されており、第1および第2の点灯回路部7,8に電力を供給する。直流電源回路4は、例えば、商用交流電源を整流平滑した整流平滑回路、または商用交流電源を整流または整流平滑し、これに昇圧チョッパ回路、降圧チョッパ回路あるいは昇降圧チョッパ回路を接続した直流電源回路とすることができる。また、直流電源回路4は、定電圧源または定電流源であってもよい。なお、直流電源回路4は、第1および第2の点灯回路部7,8に個別に設けてもよい。
次に、本発明の第1の実施形態の作用について述べる。
第1の点灯回路部7のPWM制御回路9は、外部の調光装置から出力された調光信号例えばDMX信号に応じて、発光ダイオード5の調光レベルに対応するオンデューティを有するPWM信号を生成して、このPWM信号を第1の点灯回路部7の各駆動回路6に出力する。すなわち、PWM制御回路9は、発光ダイオード5の調光レベルを変更する調光信号が入力されると、この変更後のPWM信号を生成するとともに、各駆動回路6にこの変更後のPWM信号を出力する。これにより、グループA1の発光ダイオード5は、図2に示すように、調光信号の1周期期間(例えば20ms)の開始から変更後の調光レベルで点灯する。グループA1の発光ダイオード5からは、調光レベルに応じた可視光(白色光)が放射される。
そして、PWM制御回路9は、タイマー回路11が計時した遅延時間(例えば10ms)後に、生成したPWM信号を第2の点灯回路部8に出力する。第2の点灯回路部8は、入力したPWM信号を自己の駆動回路6に出力する。これにより、グループA2の発光ダイオード5は、図2に示すように、調光信号の1周期期間の中間から変更後の調光レベルで点灯する。グループA2の発光ダイオード5からは、調光レベルに応じた可視光(白色光)が放射される。
光源2は、調光レベルの変更時、グループA1の発光ダイオード5の調光レベルが調光信号の1周期時間(例えば20ms)の開始とともに変化し、グループA2の発光ダイオード5の調光レベルが調光信号の1周期時間(例えば20ms)を発光ダイオード5のグループ数である2で除した遅延時間(例えば10ms)後に変化するので、調光信号の1周期時間内において調光レベルが段階的に変化していく。これにより、光源2は、全体として、発光ダイオード5の輝度変化が粗いデジタル的な変化とならずに滑らかなデジタル的な変化となる。したがって、発光ダイオード5の調光レベルが変更されたときに、人に光源2の輝度変化を認識させにくくすることが可能であるという効果を有する。
そして、調光レベルの変更時、第1の点灯回路部7にタイマー回路11を設けて、前記遅延時間後に生成したPWM信号を出力する簡易な制御構成であるので、発光ダイオード点灯装置1を安価に形成することができる。
なお、発光ダイオード点灯装置1において、光源2を発光ダイオード5のグループA1,A2に分けたが、これに限らず、光源2の発光ダイオード5を3つ以上のグループに分けて構成してもよい。この場合、第1の点灯回路部7のPWM制御回路9は、生成したPWM信号を調光信号の1周期時間を発光ダイオード5のグループ数で除した遅延時間後に第2の点灯回路部8に出力する。さらに第2の点灯回路部8は、第1の点灯回路部7からのPWM信号を前記遅延時間後、他の第2の点灯回路部8に順次出力するように形成してもよい。
また、PWM制御回路9に入力される調光信号は、DMX信号に限らず、電圧値信号などのアナログ信号であってもよい。この場合、1周期時間は、調光信号の単位出力時間を意味する。
図3は、本発明の第1の実施形態の他の発光ダイオード点灯装置を示す概略ブロック図ある。なお、図1と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
図3に示す発光ダイオード点灯装置(LED点灯装置)1Aは、図1に示す発光ダイオード点灯装置1と、第1の点灯回路部7のPWM制御回路9が、タイマー回路11を具備せず、第2の点灯回路部8の送受信回路13が、タイマー回路14を具備する点で異なる。
PWM制御回路9は、生成したPWM信号を第1の点灯回路部7の駆動回路6に出力するとともに、第2の点灯回路部8の送受信回路13に出力する。第2の点灯回路部8のタイマー回路14は、送受信回路13がPWM信号を入力した時点からの時間を計時する。そして、送受信回路13は、タイマ回路14が遅延時間(例えば10ms)を計時すると、入力したPWM信号を駆動回路6に出力し、さらに他の第2の点灯回路部8に出力するものである。
本実施形態の発光ダイオード点灯装置1Aは、図1に示す発光ダイオード点灯装置1と同様、光源2の発光ダイオード5の輝度変化が粗いデジタル的な変化とならずに滑らかなデジタル的な変化となるので、発光ダイオード5の調光レベルが変更されたときに、人に光源2の輝度変化を認識させにくくすることができるという効果を有する。
また、第1の点灯回路部7にはタイマー回路11を設けず、代わりに第2の点灯回路部8に設けたタイマー回路14により前記遅延時間を計時し、入力したPWM信号を出力する簡易な制御構成であるので、発光ダイオード点灯装置1Aを安価に形成することが可能であるという効果を有する。
次に、本発明の第2の実施形態について図4を参照して説明する。
本発明の2の実施形態に係る発光ダイオード点灯装置(LED点灯装置)15は、図4に示すように構成される。この発光ダイオード点灯装置15では、図1に示す発光ダイオード点灯装置1おいて、PWM制御回路9および送受信回路13に相当する部分を調光制御部16として形成し、この調光制御部16を制御部12からなる駆動回路6に接続して第1の点灯回路部17が形成される。さらに、制御部12を有する他の駆動回路6が調光制御部16に接続されて第2の点灯回路部18が形成される。すなわち、点灯回路19は調光制御部16、第1および第2の点灯回路部17,18により形成されている。その他の構成は、図1に示す発光ダイオード点灯装置1と同様である。
点灯回路19は、直流電源回路4に接続されており、調光制御部16、第1の点灯回路部17および第2の点灯回路部18がそれぞれ直流電源回路4から供給される電力により動作する。
調光制御部16は、例えばマイコンにより形成され、CPU(中央処理装置)を備えた主制御部20、ROM21、RAM22、記憶部23およびタイマー回路部24により構成されている。なお、この構成は、一例であって、これに限定されるものではない。
主制御部20は、ROM21に記憶されているプログラムに基づいて制御動作する。すなわち、主制御部20は、外部の調光手段としての調光装置25から出力された調光信号を図示しない入力部を介して入力し、当該調光信号の調光階調(0〜100%)に対応するオンデューティのPWM信号をPWM生成クロックに基づいて生成して、このPWM信号を第1および第2の点灯回路部17,18にそれぞれ出力するように形成されている。ここで、調光信号の調光階調(調光度)は、光源2の調光レベルに対応している。調光信号は、例えばDMX信号であり、0〜255階調を有する。
調光装置25は、発光ダイオード5の調光レベル(調光率)に対応した調光階調の調光信号(DMX信号)を出力する。その調光信号の1周期時間は、メーカーや機種等により異なっており、20μs〜3sとなっている。本実施形態では、調光装置25から1周期時間20msの調光信号が出力されるものとする。したがって、調光制御部16の主制御部20は、PWM信号を調光信号の1周期時間(20ms)内に例えば32周期(1周期時間0.625ms)分出力するように制御する。
また、主制御部20は、PWM信号を生成すると、直ちに当該PWM信号を第1の点灯回路部17に出力するとともに、予め設定された遅延時間経過後に、このPWM信号を第2の点灯回路部18に出力するように形成されている。この遅延時間は、例えば、調光信号の1周期時間(20ms)を発光ダイオード5のグループ数で除した時間であり、ここではグループ数がグループA1,A2の2つであるので、例えば10msである。遅延時間は、不揮発性の記憶部23に記憶される。また、遅延時間は、タイマー回路部24で計時される。
以下、発光ダイオード点灯装置15の動作を主制御部20の制御動作にしたがって説明する。
図5において、主制御部20は、調光装置25から出力された調光信号を入力する(ステップS1)と、この調光信号の調光階調に応じたPWM信号を生成する(ステップS2)。そして、生成したPWM信号を第1の点灯回路部17に出力する(ステップS3)。
第1の点灯回路部17は、その各駆動回路6がPWM信号のオンデューティの期間に亘ってオンし、各LED回路に電流を供給する。これにより、グループA1の発光ダイオード5は、調光信号の調光階調(調光度)に応じた調光レベル(調光率)で点灯する。
そして、主制御部20は、今回入力した調光信号と直前に入力した調光信号のそれぞれの調光階調を比較して変化の有無を判定する(ステップS4)。ここで、直前に入力した調光信号の調光階調は、RAM22に記憶させている。したがって、今回入力した調光信号の調光階調は、RAM22に記憶される。そして、調光階調が変化していない場合には、生成したPWM信号を第2の点灯回路部18に出力する(ステップS8)。
第2の点灯回路部18は、その各駆動回路6がPWM信号のオンデューティの期間に亘ってオンし、グループ化された各LED回路に電流を供給する。これにより、グループA2の発光ダイオード5は、調光信号の調光階調(調光度)に応じた調光レベル(調光率)で点灯する。
そして、ステップS4において、直前に入力した調光信号に対して今回入力した調光信号の調光階調が変化している場合には、記憶部23から遅延時間を読み出し(ステップS5)、例えば判定時点からの経過時間をタイマー回路部24に計時させる(ステップS6)。また、主制御部20は、入力される調光信号の調光階調が変更されると、変更された調光階調に対応したオンデューティを有するPWM信号を生成するものである。
そして、主制御部20は、タイマー回路部24が計時する経過時間が記憶部23から読み出した遅延時間(10ms)に達すると(ステップS7)、生成したPWM信号を第2の点灯回路部18に出力する(ステップS8)。
第2の点灯回路部18には、第1の点灯回路部17がPWM信号を入力した時から一定の遅延時間が経過した後に、このPWM信号が入力される。これにより、グループA2の発光ダイオード5は、グループA1の発光ダイオード5よりも一定の遅延時間後に、変更された新しい調光レベル(調光率)で点灯する。
以下、ステップS1に戻り、上述したステップを繰り返す。このように、主制御部20(調光制御部16)は、調光装置25からの調光信号を入力してこの調光信号に応じて第1および第2の点灯回路部17,18の出力を制御する。また、入力した調光信号の調光階調が変化した場合には、調光信号の一周期時間(一周期、20ms)内において、第1および第2の点灯回路部17,18の出力を順次新たな階調に変更するように制御する。
次に、本発明の第2の実施形態の作用について述べる。
点灯回路19の調光制御部16は、調光装置25から出力された調光信号(DMX信号)に応じて、発光ダイオード5の調光レベルに対応するオンデューティを有するPWM信号を生成して、このPWM信号を第1および第2の点灯回路部17,18の各駆動回路6に出力する。 そして、調光制御部16は、発光ダイオード5の調光レベルを変更する調光信号が入力すると、この変更後のPWM信号を生成するとともに、第1の点灯回路部17の各駆動回路6にこの変更後のPWM信号を出力する。これにより、グループA1の発光ダイオード5は、図2に示すように、調光信号の1周期時間(例えば20ms)の開始から変更後の調光レベルで点灯する。グループA1の発光ダイオード5からは、調光レベルに応じた可視光(白色光)が放射される。
そして、調光制御部16は、タイマー回路部24が計時した遅延時間(例えば10ms)後に、生成したPWM信号を第2の点灯回路部18の各駆動回路6に出力する。これにより、グループA2の発光ダイオード5は、調光信号の1周期時間の中間から変更後の調光レベルで点灯する。グループA2の発光ダイオード5からは、調光レベルに応じた可視光(白色光)が放射される。
本実施形態によれば、光源2は、調光レベルの変更時、グループA1の発光ダイオード5の調光レベルが調光信号の1周期時間(例えば20ms)の開始とともに変化し、グループA2の発光ダイオード5の調光レベルが調光信号の1周期時間(例えば20ms)を発光ダイオード5のグループ数である2で除した遅延時間(例えば10ms)後に変化するので、調光信号の1周期内において調光レベルが段階的に変化していく。これにより、光源2は、全体として、発光ダイオード5の輝度変化が粗いデジタル的な変化とならずに滑らかなデジタル的な変化となる。したがって、発光ダイオード5の調光レベルが変更されたときに、人に光源2の輝度変化を認識させにくくすることが可能であるという効果を有する。
本発明の第2の実施形態に係る他の制御(第2の制御)について以下に説明する。この第2の制御は、図4に示す発光ダイオード点灯装置15において、調光制御部16の主制御部20が調光レベルを段階的に変化させる時間を設定できる機能をさらに有するものである。ここで、調光装置25は、その出力する調光信号の一周期時間が1.2s(又は0.6s)のものとし、調光制御部16の記憶部23には、調光信号の一周期時間(1.2s)(又は0.6s)を発光ダイオード5のグループ数である2で除した600ms(又は300ms)の遅延時間が記憶されているものとする。
図6において、主制御部20は、今回入力した調光信号の調光階調が直前に入力した調光信号の調光階調に対して変化していると(ステップS4)、それらの調光階調の変化量(差分)を算出する(ステップS9)。そして、記憶部23から読み出した遅延時間(600ms)(又は300ms)とは別に、調光階調の変化量に応じた第1の遅延時間〜第4の遅延時間をそれぞれ設定する(ステップS10〜ステップS16)。すなわち、調光階調の変化量が第1の設定値例えば63未満(0〜62)であると(ステップS10)、設定する第1の遅延時間を記憶部23から読み出した遅延時間(600ms)(又は300ms)とする(ステップS13)。ここで、設定値の63とは、DMX信号の256階調の256段階に対する割合であり、設定値が大きくなる程、調光レベルの変化が大きいことを意味している。以下の設定値についても同様である。
そして、調光階調の変化量が第2の設定値例えば127未満(63〜126)であると(ステップS11)、第2の遅延時間を例えば400ms(又は200ms)に設定する。そして、調光階調の変化量が第3の設定値例えば191未満(127〜190)であると(ステップS12)、第3の遅延時間を例えば200ms(又は100ms)に設定する(ステップS15)。また、調光階調の変化量が第4の設定値例えば191以上(191〜255)であると(ステップS12)、第4の遅延時間を例えば0msあるいは限りなく0msに近い値(略0ms)に設定する。このように、第1ないし第4の遅延時間は、調光階調の変化量が大きくなるにしたがって記憶部23に記憶されている遅延時間(600ms)(又は300ms)から段階的に小さくしている。
そして、調光階調の変化量に応じて設定された遅延時間は、タイマー回路部24で計時され(ステップS6)、主制御部20は、当該遅延時間後に生成したPWM信号を第2の点灯回路部18に出力する。これにより、図7に示すように、グループA2の発光ダイオード5は、グループA1の発光ダイオード5に対して調光階調の変化量に応じた遅延時間後に、調光階調に応じた調光レベル(調光率)で点灯する。すなわち、グループA1の発光ダイオード5は、PWM信号の生成とほぼ同時に調光点灯され、グループA2の発光ダイオード5は、調光階調の変化量が第1の設定値63未満であると、PWM信号の生成後のほぼ第1の遅延時間(600ms)(又は300ms)後に調光点灯される。
また、調光階調の変化量が第1の設定値63以上であり第2の設定値127未満であると、同じく第2の遅延時間(400ms)(又は200ms)後に調光点灯され、調光階調の変化量が第2の設定値127以上であり第3の設定値191以下であると、同じく第3の遅延時間(200ms)(又は100ms)後に調光点灯される。そして、調光階調の変化量が第4の設定値191以上であると、同じく第4の遅延時間(略0ms)後に調光点灯される。
このように、グループA1,A2の発光ダイオード5は、調光信号の調光階調に応じた調光レベル(調光率)で段階的に点灯されるとともに、グループA2の発光ダイオード5は調光レベルの変化量が大きくなるほど遅延時間を短縮されて所定の調光レベルに移行される。発光ダイオード5は、調光レベルの変化量が大きいときには、調光レベルの変更時の輝度変化が粗いデジタル的な変化となってもちらつきが気にならないものである。
本実施形態によれば、調光制御部16は、調光装置25から入力される調光信号の調光階調の変化量に応じて第1および第2の点灯回路部17,18の出力を順次変更する時間(遅延時間)が変化可能に形成されているので、発光ダイオード5の調光レベルが変更されたときに、人に光源2の輝度変化を認識させにくくすることができるとともに、調光レベルの変化量が大きくなるにしたがい早く調光信号の調光階調に応じた調光レベルで点灯させることができるという効果を有する。
このことは、例えば、急激に明るくまたは暗くする照明シーンのように、照明の変化を明確に認識させたい場合に有効である。
なお、本実施形態では、発光ダイオード5を2つのグループとし、記憶部23に記憶された遅延時間および第1の遅延時間は、調光信号の一周期時間(1.2s)(又は0.6s)をグループ数2で除した時間値(600ms)(又は300ms)としたが、発光ダイオード5のグループ数が3以上の場合には、前記遅延時間は、例えば前記600ms(又は300ms)よりも小さくするのが望ましく、第2の点灯回路部18以降の累計の遅延時間が前記600ms(又は300ms)であるのがより望ましい。
図8は、第2の実施形態における、他の制御 (第3の制御) を示すものである。すなわち、調光制御部16の主制御部20に調光装置25から出力される調光信号の周期に応じて遅延時間を設定する機能を持たせたものである。調光装置25は、上述したように、その調光信号の1周期時間がメーカーや機種等により異なっており、20μs〜3sとなっている。
図8において、主制御部20は、調光信号を入力する(ステップS21)と記憶部23に記憶されている遅延時間を読み出し(ステップS22)、調光信号の一周期時間と、基準とした一周期時間の設定値例えば1.2sとを比較する(ステップS23)。そして、調光信号の一周期時間が設定値(1.2s)以上であると、記憶部23に記憶されている遅延時間(例えば600ms)を変更しないものである。これにより、発光ダイオード点灯装置15に一周期時間1.2s〜3sの調光信号を出力する調光装置25が接続されると、調光制御部16は、調光信号の調光階調が変化したときに、生成したPWM信号の第2の点灯回路部18に出力するタイミングを第1の点灯回路部17に対して記憶されている遅延時間(600ms)だけ遅延させる。
そして、主制御部20は、調光信号の一周期時間が設定値(1.2s)未満であると、遅延時間(例えば600ms)を新たな遅延時間に設定する(ステップS24)。新たな遅延時間は、例えば調光信号の一周期時間を発光ダイオード5のグループ数で除した時間とすることができる。新たに設定された遅延時間は、記憶部23に記憶される。これにより、以後、調光制御部16は、調光信号の調光階調が変化したときに、生成したPWM信号を第1の点灯回路部3へ出力した時点から新たに設定された遅延時間経過後に第2の点灯回路部4に出力する。
上述したように、調光制御部16は、調光装置25から入力される調光信号の周期に応じて、第1および第2の点灯回路部17,18の出力を順次変更する時間(遅延時間)を可変制御する。
本実施形態によれば、メーカーや機種の異なる調光装置25を発光ダイオード点灯装置15に接続した場合、発光ダイオード5の調光レベルが変更された時に、人に光源2の輝度変化を認識させにくくすることができるとともに、調光レベルの変化量が大きい場合に早く調光信号の調光階調に応じた調光レベルで点灯させることができる。さらに、第2の点灯回路部18の出力を第1の点灯回路部17の出力時点から順次変更する時間(遅延時間)を自動的に設定でき、これにより省力化を図ることができるという効果を有する。
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
図9ないし図13は、本発明の第3の実施形態を示し、図9は照明装置の概略ブロック図、図10は光源の概略正面図、図11はLED照明器具の概略正面図、図12はLED照明器具の概略側断面図、図13は他の照明装置の概略ブロック図である。なお、図1および図4と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
本実施形に係る照明装置31は、図9に示すように、調光手段としての調光装置25、図1に示す発光ダイオード点灯装置1およびLED照明器具32を有して構成されている。
調光装置25は、例えば調光卓であり、例えば256階調の調光信号であるDMX信号を送信する。このDMX信号は、米国劇場技術協会(USITT)が規格した演出分野などに用いられるデジタル信号であり、調光制御用の調光信号の規格として用いられているDMX512を指している。調光装置25は、例えば20msの周期でDMX信号を送信する。
LED照明器具32は、光源2を配設している器具本体33を備えて構成されている。そして、LED照明器具32は、図12に示すように、例えばスポットライトに構成されており、器具本体33が光源ユニット34およびレンズユニット35を備えている。光源ユニット34からは、発光ダイオード5の放射光が出射される。レンズユニット35は、光を集光して外部に投影する投影レンズ36a、36bを備えている。光源ユニット34から出射される光は、図11に示すように、レンズユニット35の正面に設けられた透光部37を透光して照明対象へ投射される。そして、器具本体33は、天井等の造営物に取り付けられたアーム38に投射方向を回動自在に取り付けられている。
図12において、光源ユニット34は、面状光源である光源2が備えられ、この光源2に発生する熱が図示しない放熱器によって外部空間に放熱されるように構成されている。光源ユニット34には、光源2に点灯電源を供給する電源部39、光源2を点灯制御する制御部40、筒状光路41などが備えられている。電源部39には、図1に示す発光ダイオード点灯装置1の駆動回路6および直流電源回路4などが設けられている。制御部40には、PWM制御回路9および送受信回路13が回路基板42に実装された電子部品などにより形成されている。回路基板42には、図示しない伝送線が接続されており、制御部40は、伝送線を介して調光装置25から送信された調光信号を入力する。筒状光路41は、光源2の光をレンズユニット35に導光するものである。
光源2は、図10に示すように、平板状のプリント基板43に複数個のチップ状の発光ダイオード5が実装されている。発光ダイオード5は、白色光を放射するものが用いられている。なお、補色用として赤、緑および青の光を放射する発光ダイオード5を用いていてもよい。
光源2は、複数個の発光ダイオード5が直列接続されるとともに、矩形に配列された複数のLED回路44にグループ分けされている。これら複数のLED回路44は、複数個が組み合わせられることにより、発光域が仮想円形45に近似するように構成されている。
光源2は、10個のLED回路46a〜46jにグループ分けされている。各LED回路46a〜46jは、それぞれ個別に電源端子47a〜47jを有し、これら電源端子47a〜47jに対して制御部40の点灯制御で電源部39から点灯電源が供給されて、各LED回路46a〜46jの発光ダイオード5が点灯する。
各LED回路46a〜46jは、複数個の発光ダイオード5が矩形に配列されて形成されているが、複数個の発光ダイオード5の配列が異なり、かつ大きさが異なる3種類に分類されている。各LED回路46a〜46jは、3種類とも、矩形短辺の長さが同じであり、この短辺方向には7個の発光ダイオード5が直列接続され、この直列接続の回路がグループ単位で並列接続されている。光源2の中央部のLED回路46c、46hは、矩形長辺の長さが最長である最長グループであり、両端部のLED回路46a、46e、46f、46jは、矩形長辺の長さが最短である最短グループであり、最長グループと最短グループとの間の中間部のLED回路46b,46d,46g,46iは、矩形長辺の長さが中間長の中間グループである。そして、LED回路46a,46c,46e,46g,46iによって、図1に示す発光ダイオード5のグループA1が形成され、LED回路46b,46d,46f,46h,46jによって、発光ダイオード5のグループA2が形成されている。
照明装置31は、発光ダイオード点灯装置1を具備するので、安価に形成することが可能で、調光装置25から送信された調光信号により、LED照明器具32の光源2の調光レベルをPWM信号で変更させることができる。さらに、調光レベルの変更時の輝度変化が分かりにくく、人に認識させにくくすることができるという効果を有する。
図13は本発明の第3の実施形態に係る他の例の照明装置を示すものである。照明装置51は、図9に示す照明装置31において、発光ダイオード点灯装置1に替えて図4に示す発光ダイオード点灯装置15が用いられたものである。照明装置51は、図9に示す照明装置31と同様の作用、効果を有する。
本実施形態の発光ダイオード点灯装置によれば、調光制御部は、調光手段からの調光信号を入力して当該調光信号に応じて各点灯回路部の出力を制御し、調光階調が変化した場合には、調光信号の一周期内において複数個の点灯回路部の出力を順次新たな階調に変更させるので、光源は、調光レベルの変更時に、調光信号に応じた調光階調でグループ毎に順次点灯していく。これにより、発光ダイオードの調光レベルの変更時の輝度変化が粗いデジタル的な変化とならずに滑らかな変化となることが期待できる。
以上において幾つかの実施形態を述べたが、これらの実施形態は、単に例として示したもので、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。実際、ここに於いて述べた新規な装置は種々の他の形態に具現化されてもよいし、さらに、本発明の主旨またはスピリットから逸脱することなくここに於いて述べた装置の形態における種々の省略、置き換えおよび変更を行ってもよい。付随する請求項およびそれらの均等物は、本発明の範囲および主旨またはスピリットに入るようにそのような形態もしくは変形を含むことを意図している。
本出願は、2010年9月30日に出願した先行する日本国特許出願2010−222275号、2011年8月12日に出願した日本国特許出願2011−176664号による優先権の利益に基礎をおき、かつ、その利益を求めており、その内容全体が引用によりここに包含される。
1、1A,15…発光ダイオード点灯装置、 2…光源、 5…発光ダイオード、 7,17…点灯回路部としての第1の点灯回路部、 8,18…点灯回路部としての第2の点灯回路部、 9…調光制御部を形成するPWM制御回路、 13…調光制御部を形成する送受信回路、 16…調光制御部、 25…調光手段としての調光装置、 31,51…照明装置、 32…LED照明器具
Claims (5)
- グループ化された複数個の発光ダイオードからなる光源と;
この光源の各グループ化された発光ダイオードを個別に点灯制御する複数個の点灯回路部と;
調光手段からの調光信号を入力して、この調光信号に応じて各点灯回路部の出力を制御するとともに、調光階調が変化した場合には調光信号の一周期内において複数個の点灯回路部の出力を順次新たな階調に変更する調光制御部と;
を具備していることを特徴とする発光ダイオード点灯装置。 - 前記調光制御部は、調光手段から入力される調光信号の調光階調の変化量に応じて前記各点灯回路部の出力を順次変更する時間が変更可能に形成されていることを特徴とする請求項1記載の発光ダイオード点灯装置。
- 前記調光制御部は、調光手段から入力される調光信号の周期に応じて前記各点灯回路部の出力を順次変更する時間が変更可能に形成されていることを特徴とする請求項1または2記載の発光ダイオード点灯装置。
- 調光階調に応じた調光信号を所定の周期で出力する調光手段と;
この調光手段から送信された調光信号の調光階調に応じて光源を調光点灯する請求項1ないし3いずれか一記載の発光ダイオード点灯装置と;
この発光ダイオード点灯装置の光源を配設している器具本体を有するLED照明器具と;
を具備していることを特徴とする照明装置。 - グループ化された複数個の発光ダイオードからなる光源と、各グループ化された発光ダイオードを個別に点灯制御する複数個の点灯回路部とを備え、調光信号を各点灯回路部に入力するステップと、この調光信号に応じて各点灯回路部の出力を制御するステップと、前記調光信号に対応する調光階調が変更された場合に前記調光信号の一周期内において前記複数個の点灯回路部の出力を順次新たな階調に変更するステップとを具備したことを特徴とする照明装置の照明方法。
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