JPWO2016047242A1

JPWO2016047242A1 - 照明装置

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Abstract

第１の発光色を有する第１の発光部を少なくとも一つ含む第１の光源と、第２の発光色を有する第２の発光部を少なくとも一つ含む第２の光源と、前記第１の光源と直列に接続された抵抗と、前記第２の光源と直列に接続されたスイッチング素子とを有し、前記抵抗により前記第１の光源に流れる電流が制御電圧に変換され、前記制御電圧により前記スイッチング素子に流れる電流が制御される照明装置としている。

Description

本発明は、照明装置に関する。

照明装置に用いられる光源として、従来から使用されている白熱灯や蛍光灯に代わり、ＬＥＤ(発光ダイオード)の占める割合が近年、急増している。ＬＥＤを用いた照明装置には白色を発光するＬＥＤパッケージを使用することが多い。白色発光のＬＥＤパッケージは、青色光を発光するＬＥＤ素子と、青色光を波長の長い光（黄色、緑色、赤色等）に変換する蛍光体がパッケージされ、これらの色を組み合わせることにより白色の発光を実現する方法が一般的である。同じ白色といわれるものでも、出力する青色の量や蛍光体の種類・量等により、ＬＥＤパッケージからの発光色は異なる。色温度の高い白色を発光するＬＥＤパッケージと色温度の低い白色を発光するＬＥＤパッケージを組み合わせ、これらの発光量の比率を制御することにより照明光の色温度を調整する調色機能を備えた照明装置も広く普及している。また、電流量により簡単に発光強度を変えられるＬＥＤの特性を利用し、照明光の明るさを調整できる調光機能を備えたＬＥＤ照明装置も広く普及している。

図７を用いて、従来の単純な仕組みで調光機能と調色機能を備えるＬＥＤ照明装置を実現する方法を説明する。図７に示すＬＥＤ照明装置７００は、交流電源１０１を入力電源とし、２種類の異なる色温度を有するＬＥＤ光源を駆動する。第１の色温度の光を発光する複数のＬＥＤパッケージ１３１からなるＬＥＤ光源１３０と、第２の色温度の光を発する複数のＬＥＤパッケージ１４１からなるＬＥＤ光源１４０を照射部７２０が備える。交流電源からＬＥＤを駆動するための直流電圧を生成する電源回路１１０は、アノードライン１１１、カソードライン１１２、及びカソードライン１１３を用いて、ＬＥＤ光源１３０とＬＥＤ光源１４０を個別に駆動できる。ＬＥＤ照明装置７００は、特に図示しないが何らかの調光および調色を制御する手段を備えており、照射部７２０を駆動する電流を変化させることにより調光・調色を実現する。

調光・調色を独立して自由に設定できることは、必ずしも望ましいことではない。人間の感覚により快適と感じられる照明色と明るさは特定の範囲内であると言われており、図８を用いて説明する。図８はクルイトフカーブと呼ばれるグラフであり、領域Ａが、人が快適と感じられる領域（いわゆる「クルイトフの快適域」）である。例えば赤味の強い照明光（色温度が低い、グラフの左側）で明るさが強すぎる（グラフの上側）と（領域Ｂ）、暑苦しい印象を受け、不快に感じる傾向にある。また、青味の強い照明光（色温度が高い、グラフの右側）で明るさが弱すぎる（グラフの下側）と（領域Ｃ）、薄暗い印象を受け、不快に感じる傾向にある。照明色と明るさを或る範囲で自由に調整できるようにすると、意図せずに不快な設定としてしまうこともある。そこで、快適に感じる領域となるよう、明るさに応じて自動的に発光色の色温度を変化させる技術が開発されている。

この考え方を元にしたＬＥＤ照明装置９００を図９に示す。特許文献１記載の技術では並列に接続された単体のＬＥＤの一方に抵抗を追加するものであったが、図９に示すＬＥＤ照明装置９００では、後述の他の構成と比較するため、８個のＬＥＤを直列に接続してなるＬＥＤ光源を２つ並列に接続し、その一方にのみ抵抗Ｒ９を接続している。

ＬＥＤ照明装置９００とＬＥＤ照明装置７００との相違点を説明する。ＬＥＤ照明装置９００が備える照射部９２０は、ＬＥＤ照明装置７００が備える照射部７２０と同様、第１の色温度の光を発光する複数のＬＥＤパッケージ１３１からなるＬＥＤ光源１３０と、第２の色温度の光を発する複数のＬＥＤパッケージ１４１からなるＬＥＤ光源１４０を有する。ここで、ＬＥＤパッケージ１３１が発光する第１の色温度はＬＥＤパッケージ１４１が発光する第２の色温度より低いものが選択される。抵抗Ｒ９はＬＥＤ光源１３０と直列に接続される。また、照射部７２０はＬＥＤ光源１３０を駆動するためのカソードライン１１２とＬＥＤ光源１４０を駆動するためのカソードライン１１３を別々に備えていたが、照射部９２０は共通のカソードライン１１２のみを備えている。

図１０に、照射部９２０の構成から計算したシミュレーション結果を示す。このシミュレーションは、アノードライン１１１とカソードライン１１２に流れる電流を変化させ、ＬＥＤ光源１３０に流れる電流とＬＥＤ光源１４０に流れる電流、そしてＬＥＤ光源１３０に流れる電流の比率を計算したものである。なお、抵抗Ｒ９の抵抗値は、効果がわかりやすくなるよう値を調整している。図１０の横軸には照射部９２０に流れる電流を、縦軸には各ＬＥＤ光源に流れる電流と、ＬＥＤ光源１３０に流れる電流がＬＥＤ照射部９２０に流れる電流に占める割合とを示す。

照射部９２０に流れる電流が小さいとき、抵抗Ｒ９に流れる電流も小さい。抵抗Ｒ９による電圧降下は抵抗Ｒ９の抵抗値と抵抗Ｒ９に流れる電流値の積となるため、抵抗Ｒ９に流れる電流が小さいときはこの電圧降下も小さい。従って、抵抗Ｒ９の有無による影響は小さく、ＬＥＤ光源１３０とＬＥＤ光源１４０は同程度の順電圧であれば同程度の電流を流す。ここから照射部９２０に流れる電流を増やすと、それに伴い抵抗Ｒ９に流れる電流が大きくなり、抵抗Ｒ９による電圧降下が大きくなる。その分、ＬＥＤ光源１３０のアノードライン１１１-カソードライン１１２間に印加される電圧が小さくなり、ＬＥＤ光源１３０には電流が流れにくくなる。即ち、照射部９２０に流れる電流が大きくなるほど、ＬＥＤ光源１３０はＬＥＤ光源１４０より流れる電流が小さくなる。したがって、ＬＥＤ光源１３０の電流が照射部９２０の電流に占める割合は小さくなる。ＬＥＤ光源１３０は色温度の低い照射光を有し、ＬＥＤ光源１４０は色温度の高い照射光を有していることから、照射部９２０に流れる電流が大きくなるほど全体として色温度が高い照射が得られる。この特性により、発光色をクルイトフの快適域（図８の領域Ａ）に収めることが可能である。

以上の構成により、ＬＥＤ照明装置９００は明るさに応じて自動的に発光色の色温度を変化させることが可能である。加えて、電源回路からの照射部の制御を２系統ではなく１系統に簡略化することも同時にできる。

図１１に、明るさに応じて自動的に発光色の色温度を変化させる照明装置の別の構成を示す。図１１に示すＬＥＤ照明装置１１００とＬＥＤ照明装置９００の相違点は、ＬＥＤ照明装置１１００の有する照射部１１２０では、ＬＥＤ光源１３０とＬＥＤ光源１４０の有するＬＥＤパッケージの個数が異なることである。この例では、ＬＥＤ光源１３０は７個のＬＥＤパッケージ１３１、ＬＥＤ光源１４０は８個のＬＥＤパッケージ１４１を直列に接続してなる。このため、ＬＥＤ光源１３０の順電圧はＬＥＤ光源１４０の順電圧と比較するとＬＥＤパッケージ１個分だけ小さい。

ＬＥＤ照明装置１１００の照射部１１２０の構成から計算したシミュレーション結果を図１２に示す。このグラフの表記方法は図１０と同様である。ＬＥＤ光源１３０に接続された抵抗Ｒ１１の抵抗値は効果がわかりやすくなるよう調整している。

照射部１１２０に流れる電流が小さいとき、抵抗Ｒ１１の電圧降下が小さいので、抵抗Ｒ１１の有無の影響は小さい。従って、電流はＬＥＤ光源１４０よりも低い順電圧を有するＬＥＤ光源１３０に多く流れる。照射部１１２０の電流が大きくなると抵抗Ｒ１１の電圧降下が大きくなるので、ＬＥＤ光源１４０に流れる電流は次第にＬＥＤ光源１３０に流れる電流と近くなる。抵抗Ｒ１１の電圧降下と順電圧の差異が一致する点で、ＬＥＤ光源１３０、１４０それぞれに流れる電流は等しくなる。それ以降は、抵抗Ｒ１１の電圧降下が更に大きくなるため電流の比率は逆転し、ＬＥＤ光源１４０はＬＥＤ電源１３０よりも多くの電流を流す。

ＬＥＤ照明装置１１００の構成であれば、ＬＥＤ照明装置９００よりも電流の差を大きく確保することが可能である。即ち、色温度の変化を大きくすることができる。

図１３〜１４の概略図を用いて、照射部１１２０を単一のプリント基板に組み込んだＬＥＤ基板の例を説明する。図１３は、プリント基板ＰＢ１１に７個のＬＥＤパッケージ１３１（図にてハッチの有るもの）と８個のＬＥＤパッケージ１４１（図にてハッチの無いもの）、抵抗Ｒ１１、コネクタＣ１１が実装されたＬＥＤ基板である。ＬＥＤパッケージ１３１とＬＥＤパッケージ１４１は交互に均等に実装されているので、色ムラや輝度ムラは最小限に抑制できる。また、アノードやカソードの接続はコネクタＣ１１にハーネスを挿入するだけで容易に作業できるようにしている。

図１４に示すＬＥＤ基板も、図１３と同様の構成であるが、ＬＥＤパッケージ１３１とＬＥＤパッケージ１４１は千鳥配置されている。これにより、単一の基板で面照射が可能であり、かつ均等に千鳥配置することで色ムラは最小限に抑制できる。

以上のように、従来も簡単な構成で明るさに応じて自動的に発光色の色温度を変化させる照明装置が実現可能であった。

特開２０１１−２２２７２３号公報

特許文献１に記載された技術を元にしたＬＥＤ照明装置９００にて説明した方法では、２色の光源の発光量の差を大きくすることが難しかった。追加される抵抗の抵抗値を大きくすれば電流の差が大きくなるものの、抵抗を追加した側の光源の発光量そのものが小さくなる。

ＬＥＤ照明装置１１００にて説明した方法では、ＬＥＤパッケージの個数に制約が生じる。図１３や図１４に示したＬＥＤ基板は、単体では２種類の発光色のＬＥＤパッケージが均等に配置されているので色ムラは生じにくい。しかしながら、図１３に示したＬＥＤ基板を横に複数並べて長い線状光源を実現しようとすると、隣り合う基板の境界で数の多い方のＬＥＤパッケージ（ＬＥＤパッケージ１４１）が隣り合うため、色ムラが生じる。図１４に示したＬＥＤ基板も同様、同一色が隣り合わないように均等に縦横に配置することはできない。このように、ＬＥＤパッケージの個数や配置に大きな制約が生じる。

本発明は、上記の状況に鑑み、簡単な構成で明るさに応じて自動的に発光色の色温度を変化させることができ、発光部（例えばＬＥＤパッケージ）の個数や配置の自由度が高い照明装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の一態様に係る照明装置は、第１の発光色を有する第１の発光部を少なくとも一つ含む第１の光源と、第２の発光色を有する第２の発光部を少なくとも一つ含む第２の光源と、前記第１の光源と直列に接続された抵抗と、前記第２の光源と直列に接続されたスイッチング素子とを有し、前記抵抗により前記第１の光源に流れる電流が制御電圧に変換され、前記制御電圧により前記スイッチング素子に流れる電流が制御される構成とする（第１の構成）。

また、上記第１の構成において、前記スイッチング素子として電界効果トランジスタが使用されることが好ましい（第２の構成）。

また、上記第１又は第２の構成において、前記第１の光源、前記第２の光源、前記抵抗、及び前記スイッチング素子が同一のプリント基板に実装されることが好ましい（第３の構成）。

また、上記第１〜第３のいずれかの構成において、前記第１の光源、前記第２の光源、前記抵抗、及び前記スイッチング素子を含む照射部が直列又は並列に複数接続されることが好ましい（第４の構成）。

また、上記目的を達成するために本発明の別態様に係る照明装置は、第１の発光色を有する第１の発光部を少なくとも一つ含む第１の光源と、第２の発光色を有する第２の発光部を少なくとも一つ含む第２の光源と、前記第１の光源と直列に接続された抵抗とを有し、前記第１の発光部と前記第２の発光部は、異なる数の発光素子が直列接続されてなる構成とする。

本発明によると、簡単な構成で明るさに応じて自動的に発光色の色温度を変化させることができ、発光部（例えばＬＥＤパッケージ）の個数や配置の自由度が高いものとなる。

本発明の第１実施形態に係る照明装置の構成を示す図である。本発明の第１実施形態に係る照明装置のシミュレーション結果を示すグラフである。本発明の第２実施形態に係る照明装置の構成を示す図である。本発明の第３実施形態に係る照明装置の構成を示す図である。本発明の第４実施形態に係るＬＥＤ基板の概略構成を示す図である。本発明の第４実施形態に係るＬＥＤ基板の別例の概略構成を示す図である。第１の従来例に係る照明装置の構成を示す図である。クルイトフカーブを示す概略のグラフである。第２の従来例に係る照明装置の構成を示す図である。第２の従来例に係る照明装置のシミュレーション結果を示すグラフである。第３の従来例に係る照明装置の構成を示す図である。第３の従来例に係る照明装置のシミュレーション結果を示すグラフである。従来例に係るＬＥＤ基板の概略構成を示す図である。従来例に係るＬＥＤ基板の概略構成を示す図である。本発明の第５実施形態に係る照明装置の構成を示す図である。本発明の第５実施形態に係る照明装置のシミュレーション結果を示すグラフである。本発明の第５実施形態に係る照明装置のシミュレーション結果を示すグラフである。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

＜第１実施形態＞
図１〜図２を用いて、本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ照明装置について説明する。

図１に示す本実施形態に係るＬＥＤ照明装置１００は、交流電源１０１を電源として動作する照明装置である。ＬＥＤ照明装置１００は、交流電源１０１からＬＥＤを駆動するための直流電圧を生成する電源回路１１０と、ＬＥＤを備える照射部１２０を有している。

電源回路１１０はアノードライン１１１とカソードライン１１２を用いて照射部１２０を駆動し発光させる。電源回路１１０には、特に図示しないが何らかの調光機能が備えられており、照射部１２０を駆動する電流を制御することができる。

照射部１２０は、第１の発光色を有する複数のＬＥＤパッケージ（発光部の一例）１３１が直列に接続されてなるＬＥＤ光源１３０、第２の発光色を有する複数のＬＥＤパッケージ１４１が直列に接続されてなる第２のＬＥＤ光源１４０、Ｎチャネル型ＭＯＳ−ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）であるスイッチング素子Ｑ１、及び抵抗Ｒ１を有する。

ＬＥＤ光源１３０とＬＥＤ光源１４０のそれぞれのアノード側が接続される接続点がアノードライン１１１に接続される。ＬＥＤ光源１３０のカソード側は抵抗Ｒ１の一端に接続される。ＬＥＤ光源１４０のカソード側はスイッチング素子Ｑ１のドレインに接続される。ＬＥＤ光源１３０と抵抗Ｒ１との接続点であるノードＮ１は、スイッチング素子Ｑ１のゲートに接続される。抵抗Ｒ１の他端とスイッチング素子Ｑ１のソースとの接続点は、カソードライン１１２に接続される。

照射部１２０の駆動電流を変化させたときの動作を説明する。

ＬＥＤ光源１３０に流れる電流と抵抗Ｒ１に流れる電流はほぼ等しい。また、ＬＥＤ光源１４０に流れる電流とスイッチング素子Ｑ１に流れる電流はほぼ等しい。そして、照射部１２０に流れる電流はＬＥＤ光源１３０に流れる電流とＬＥＤ光源１４０に流れる電流の和になる。

照射部１２０に流れる電流が小さいときはＬＥＤ光源１３０に流れる電流とＬＥＤ光源１４０に流れる電流はどちらも小さい。抵抗Ｒ１に流れる電流も小さいため、ノードＮ１の電位はカソードライン１１２の電位とほとんど差がない。スイッチング素子Ｑ１はゲートをノードＮ１に接続されたＮチャネル型ＭＯＳ−ＦＥＴであるからゲート‐ソース間の電圧が小さいこの状態では電流をほとんど流すことができない。したがって、ＬＥＤ光源１４０にはほとんど電流を流れず、ＬＥＤ光源１３０に電流が流れる。

ここから照射部１２０に流れる電流、即ちＬＥＤ光源１３０に流れる電流を増やすと、抵抗Ｒ１に流れる電流が増え、それに比例してノードＮ１とカソードライン１１２との間の電圧は増大する。この電圧がある程度大きくなりスイッチング素子Ｑ１がオンになる電圧に達すると、スイッチング素子Ｑ１は電流を流すようになる。即ち、ＬＥＤ光源部１３０だけでなくＬＥＤ光源部１４０にも電流が流れるようになる。

一般にＭＯＳ−ＦＥＴのオン抵抗は非常に小さいため、スイッチング素子Ｑ１がオンした状態で更に照射部１２０に流れる電流を増やすと、ＬＥＤ光源部１３０よりもＬＥＤ光源部１４０のほうが流れる電流を増やすことができる。

以上の説明を取りまとめると、照射部１２０に流れる電流が小さい、即ち発光の明るさが暗いときはＬＥＤ光源１３０のみ発光するが、電流が増える、即ち発光が明るくなるに従ってＬＥＤ光源１４０も発光できるようになり、次第にＬＥＤ光源１４０に流れる電流の割合が増大する。ＬＥＤ光源１３０が色温度の低い白色光源でありＬＥＤ光源１４０が
色温度の高い白色光源であった場合、明るさが暗いときは低い色温度で発光し、明るくなると次第に高い色温度で発光する動作となる。

ＬＥＤ照明装置１００の照射部１２０の構成から計算したシミュレーション結果を図２に示す。このグラフの表記方法は先の図１０と同様である。ＬＥＤ光源１３０に接続された抵抗Ｒ１の抵抗値は効果がわかりやすくなるよう調整している。スイッチング素子Ｑ１がオンになるまではＬＥＤ光源１４０にほとんど電流が流れないため、ＬＥＤ電源１３０とＬＥＤ電源１４０の電流の差を大きく確保することが可能である。

なお、ＬＥＤ光源１３０とＬＥＤ光源１４０に含まれるＬＥＤパッケージの数や直列・並列の接続方法等は、特に上記に記載の例に限定されるものではなく、複数ではなく単一のＬＥＤパッケージであってもよい。

＜第２実施形態＞
次に図３を用いて、本発明の第２実施形態に係るＬＥＤ照明装置について説明する。図３に構成を示すＬＥＤ照明装置３００は、ＬＥＤ照明装置１００（図１、第１実施形態）と同様の機能を有する。ＬＥＤ照明装置３００の有する照射部３２０は、ＬＥＤ照明装置１００の有する照射部１２０と構成が異なる。

照射部３２０は、照射部１２０と同様にＬＥＤ光源１３０とＬＥＤ光源１４０を有する。そして、ＬＥＤ光源１３０と直列にアノード側に接続された抵抗Ｒ３と、ＬＥＤ光源１４０と直列にアノード側に接続されたＰチャネル型ＭＯＳ−ＦＥＴであるスイッチング素子Ｑ３を有する。

照射部３２０の駆動電流を変化させたときの動作は、照射部１２０とほぼ同様である。電流を制御するためのスイッチング素子Ｑ３と抵抗Ｒ３がアノード側に接続されているため、スイッチング素子にはＮチャネル型ではなくＰチャネル型のＭＯＳ−ＦＥＴが用いられる。抵抗Ｒ３による電圧降下がある程度以上大きくなるとスイッチング素子Ｑ３はオンするので、挙動は照射部１２０と同様である。

以上の動作により、ＬＥＤ照明装置３００もＬＥＤ照明装置１００と同様に、明るさが暗いときは低い色温度で発光し、明るくなると次第に高い色温度で発光することができる。

＜第３実施形態＞
次に図４を用いて、本発明の第３実施形態に係るＬＥＤ照明装置について説明する。

図４に示したＬＥＤ照明装置４００では、ＬＥＤ光源１４０には内部で２個のＬＥＤ素子が直列に接続されるＬＥＤパッケージ１４２を使用している。ＬＥＤ光源１３０とＬＥＤ光源１４０は、ＬＥＤパッケージの個数は同じ（図４では一例として８個）であるが直列に接続されたＬＥＤ素子の数が異なるため、順電圧が異なる。順電圧の低いＬＥＤ光源１３０に抵抗Ｒ４が接続されている。この照射部は回路的にＬＥＤの数を除いてＬＥＤ照明装置１１００（図１１）と等価であるから、同じ仕組みで、照射部４２０に流れる駆動電流に応じてＬＥＤ光源１３０に流れる電流の比率が変化し、発光の色温度が変化する。即ち、明るさに応じて色温度を変化させることができる。

＜第４実施形態＞
図５〜図６を用いて、本発明に係るＬＥＤ照明装置が有するＬＥＤ基板について説明する。

図５に示すのは、照射部１２０（図１、第１実施形態）に相当するＬＥＤ基板の概略図である。図５に示すＬＥＤ基板では、プリント基板ＰＢ１に８個のＬＥＤパッケージ１３１と８個のＬＥＤパッケージ１４１、抵抗Ｒ１、コネクタＣ１が実装されている。ＬＥＤパッケージ１３１とＬＥＤパッケージ１４１は交互に均等に実装されているので、色ムラや輝度ムラは最小限に抑制できる。また、アノードやカソードの接続はコネクタＣ１にハーネスを挿入するだけで容易に作業できるようにしている。図６に示すＬＥＤ基板も、図５と同様の構成であるが、ＬＥＤパッケージ１３１とＬＥＤパッケージ１４１は千鳥配置されている。これにより、単一の基板で面照射が可能であり、かつ均等に千鳥配置することで色ムラは最小限に抑制できる。

図５に示すＬＥＤ基板では、ＬＥＤパッケージ１３１とＬＥＤパッケージ１４１の数が同じであるから、両端に配置されるＬＥＤパッケージが異なる。従って、このＬＥＤ基板を複数横に並べたとき、隣り合う基板の境界で異なるＬＥＤが配置され、色ムラは生じにくい。このように複数のＬＥＤ基板を並べることでより長い線状光源を、色ムラの発生を抑制しながら得ることができる。また、このＬＥＤ基板を縦に並べて面照射を得る場合、隣り合う基板のＬＥＤパッケージ１３１とＬＥＤパッケージ１４１を入れ替えればよい。こうすれば、２種類のＬＥＤパッケージを千鳥配置することが出来る。ＬＥＤパッケージの個数が同じであるから、このような構成が可能である。

図６に示したＬＥＤ基板は、複数を縦横に並べたとき、基板境界も２種類のＬＥＤパッケージが千鳥の配列となる。従って、同じ基板を並べるだけで大きな面照射を得ることができる。２種類のＬＥＤパッケージの個数が異なる場合、必ず千鳥配置にならない部分が生じるため、色ムラの原因となる。しかしながら、２種類のＬＥＤパッケージの個数が同じであれば千鳥配置にできるため、色ムラは生じにくい。

図５や図６に示したＬＥＤ基板は縦又は／及び横に複数並べても色ムラは生じにくい。基板を複数使用するとき、個別に電源回路１１０（図１）から駆動する方法だけでなく、照射部１２０を並列や直列に複数接続することでも制御可能である。

また、このようなＬＥＤ基板は、照射部３２０（図３、第２実施形態）や照射部４２０（図４、第３実施形態）でも照射部１２０と全く同様に実現できる。

＜その他＞
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

例えば、上記において説明した本発明の各実施形態では、２種類のＬＥＤ光源はそれぞれＬＥＤパッケージを１列に接続したものであったが、複数の列を並列接続したものとしても同様の効果が得られる。列の数を調整することにより、各ＬＥＤ光源の全体の発光強度を調整することができる。

また、上記第１又は第２実施形態の照明装置において、ＬＥＤ光源と直列に接続された抵抗に、更に別の抵抗を追加して直列に接続してもよい。このような構成によると、スイッチング素子がオンした後の各ＬＥＤ光源に流れる電流の割合の変化を変えることができる。

また、上記第１又は第２実施形態の照明装置において、スイッチング素子や抵抗を挿入する位置やスイッチング素子を制御する電圧は、それぞれが直列に接続されている経路の中で変更することが可能である。このような構成にすると、プリント基板にこれらの素子を配置するにあたり、部品配置の自由度が向上する。

また、上記第１又は第２実施形態の照明装置において、ＬＥＤ光源１３０とＬＥＤ光源１４０におけるＬＥＤパッケージの数を異なるものにしてもよい。また、上記第１又は第２実施形態の照明装置において、上記第３実施形態の照明装置と同様に、異なる数のＬＥＤ素子が直列接続されたＬＥＤパッケージを用いてもよい。これらは、照射部の駆動に要求される電圧や電流、各ＬＥＤ光源に流れる電流の割合の変化、ＬＥＤパッケージの配置等を勘案して決定することができる。

また、本発明にて使用するスイッチング素子は、例に挙げて説明したＮチャネル型ＭＯＳ−ＦＥＴやＰチャネル型ＭＯＳ−ＦＥＴ以外の素子を利用することもできる。例えば接合型ＦＥＴやリレーを使う場合は、ＭＯＳ−ＦＥＴと同様の回路構成にて同様の機能が実現可能である。また、バイポーラトランジスタやフォトカプラを使うことも可能である。更にはサイリスタやトライアックをも使用可能であり、これらの場合は使用感の異なる照明装置が実現できる。

図１５に示すＬＥＤ照明装置５００は、スイッチング素子にサイリスタを使用した回路構成の一例である。ノイズ等の微小なゲート電圧の変動によりサイリスタＳ１がターンオンすることを防ぐため、抵抗Ｒ６と容量Ｃ２を追加して電圧や電流の変動を抑制している。

図１６は、ＬＥＤ照明装置５００の挙動の一例を示すシミュレーション結果である。図１６Ａは、照明がオフの状態から電流を増加させる場合の挙動である。最初、ノードＮ１の電位はカソード電圧１１２に等しいためサイリスタＳ１はオフしており、従ってＬＥＤ光源１４０には電流が流れず照射部５２０の電流は全てＬＥＤ光源１３０に流れる。ＬＥＤ光源１３０の電流がある程度大きくなると抵抗Ｒ５の電流も大きくなるため、ノードＮ１の電位が上昇する。ノードＮ１は抵抗Ｒ６を介してサイリスタＳ１のゲートに接続されているため、ノードＮ１の電位がある程度上昇するとサイリスタＳ１のゲート電流が大きくなり、サイリスタＳ１はターンオンする。サイリスタＳ１は、電流が途切れるまでオンし続けるため、この状態ではＬＥＤ光源１３０とＬＥＤ光源１４０の両方に電流が流れる。

図１６Ｂは、サイリスタＳ１がオンの状態から徐々に照射部５２０の電流を減少させたときのシミュレーション結果である。最初、サイリスタＳ１はオンの状態であるが、照射部５２０の電流が減少するとＬＥＤ光源１３０やＬＥＤ光源１４０の電流も減少する。ＬＥＤ光源１４０の電流すなわちサイリスタＳ１のアノード電流が保持電流以下になると、サイリスタＳ１はオフする。すると、照射部５２０の電流は全てＬＥＤ光源１３０に流れるようになる。

以上の動作により、ＬＥＤ照明装置５００はオフの状態から最初はＬＥＤ光源１３０のみに電流を流し、この電流がある程度大きくなるとＬＥＤ光源１４０にも電流が流れるようになるため、急激に色温度が変化する。逆に照射部の電流を減少させると、途中まではＬＥＤ光源１４０も電流を流すため色温度はあまり変わらないが、ある程度まで減少したところでＬＥＤ光源１４０に電流を流さなくなりＬＥＤ光源１３０のみに電流を流すように切り替わるため、色温度が急激に変化する。このように、電流の増減に対してヒステリシスを持った色温度の特性を有する照明装置とすることで、複数の色温度を離散的に切り替える挙動を簡単な回路構成で実現できる。

更には、ＬＥＤ照明装置５００では、例えばＬＥＤ光源１３０とＬＥＤ光源１４０の順電圧を意図的に有意に相違させることで、ＬＥＤ光源１３０とＬＥＤ光源１４０の流す電流のバランスを調整することが可能である。例えばＬＥＤ光源１４０の順電圧をＬＥＤ光源１３０の順電圧より十分に低くすると、サイリスタがオフした時はほぼＬＥＤ光源１３０のみ、サイリスタがオンした時はほぼＬＥＤ光源１４０のみが点灯する挙動となる。

本発明による構成のＬＥＤ光源の構成を入れ子の構造にすることで、バリエーションに富んだ色温度の変化を実現できる。例えばＬＥＤ照明装置５００とＬＥＤ照明装置１００のように挙動の異なる本発明による照明装置の構成を混在させることも可能である。ＬＥＤ照明装置５００のＬＥＤ光源１３０を単一の色温度を有するＬＥＤ配列ではなくＬＥＤ照明装置１００にて例示した照射部１２０のような構成にすれば、ＬＥＤ照明装置５００のＬＥＤ光源１３０のみが点灯する領域においても色温度が電流値により変化する挙動を示す。同様の入れ子の構造で、スイッチング素子にサイリスタを使用した構成とすることで、３種類以上の色温度を電流に応じて離散的に変化させることも可能である。もちろん、本発明の照射部の構造と従来技術による照射部の構造（例えばＬＥＤ照明装置９００に示される照射部９２０の構造）を入れ子にして組み合わせることも可能である。

また、上記には照射部としてプリント基板に部品を搭載した構成のみを例示しているが、例えば部品の一部を電源内に備えることで、比較的寸法の大きな部品も光学的な障害を考慮せずに使用することができる。また、照射部を構成するＬＥＤ以外の部品の少なくとも一部をＬＥＤと同一のパッケージに搭載することで構成を簡略せしめ、組み立てが容易な照明装置を実現することが可能である。

１００、３００、４００、５００ＬＥＤ照明装置（本発明）
７００、９００、１１００ＬＥＤ照明装置（従来）
１０１交流電源
１１０電源回路
１１１アノードライン
１１２、１１３カソードライン
１２０、３２０、４２０、５２０、７２０、９２０、１１２０照射部
１３０、１４０ＬＥＤ光源
１３１、１４１、１４２ＬＥＤパッケージ
Ｒ１、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ９、Ｒ１１抵抗
Ｑ１、Ｑ３スイッチング素子
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ１１コネクタ
ＰＢ１、ＰＢ１１プリント基板
Ｓ１サイリスタ

Claims

第１の発光色を有する第１の発光部を少なくとも一つ含む第１の光源と、
第２の発光色を有する第２の発光部を少なくとも一つ含む第２の光源と、
前記第１の光源と直列に接続された抵抗と、
前記第２の光源と直列に接続されたスイッチング素子とを有し、
前記抵抗により前記第１の光源に流れる電流が制御電圧に変換され、
前記制御電圧により前記スイッチング素子に流れる電流が制御されることを特徴とする照明装置。
前記スイッチング素子として電界効果トランジスタが使用されることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記第１の光源、前記第２の光源、前記抵抗、及び前記スイッチング素子が同一のプリント基板に実装されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明装置。
前記第１の光源、前記第２の光源、前記抵抗、及び前記スイッチング素子を含む照射部が直列又は並列に複数接続されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の照明装置。
第１の発光色を有する第１の発光部を少なくとも一つ含む第１の光源と、
第２の発光色を有する第２の発光部を少なくとも一つ含む第２の光源と、
前記第１の光源と直列に接続された抵抗とを有し、
前記第１の発光部と前記第２の発光部は、異なる数の発光素子が直列接続されてなることを特徴とする照明装置。