WO2016047242A1 - 照明装置 - Google Patents

照明装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2016047242A1
WO2016047242A1 PCT/JP2015/069785 JP2015069785W WO2016047242A1 WO 2016047242 A1 WO2016047242 A1 WO 2016047242A1 JP 2015069785 W JP2015069785 W JP 2015069785W WO 2016047242 A1 WO2016047242 A1 WO 2016047242A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light source
led
led light
resistor
lighting device
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/069785
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
隅谷 憲
Original Assignee
シャープ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by シャープ株式会社 filed Critical シャープ株式会社
Priority to US15/513,346 priority Critical patent/US20170307174A1/en
Priority to CN201580046123.1A priority patent/CN106797691B/zh
Priority to JP2016549998A priority patent/JP6273375B2/ja
Priority to EP15844974.4A priority patent/EP3200564A4/en
Publication of WO2016047242A1 publication Critical patent/WO2016047242A1/ja

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/40Details of LED load circuits
    • H05B45/44Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix
    • H05B45/46Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix having LEDs disposed in parallel lines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V19/00Fastening of light sources or lamp holders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/08Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters for producing coloured light, e.g. monochromatic; for reducing intensity of light
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/02Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters for simulating daylight
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21YINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the present invention relates to a lighting device.
  • LEDs light-emitting diodes
  • an LED package that emits white light is used for an illumination device using LEDs.
  • White light emitting LED packages are packaged with LED elements that emit blue light and phosphors that convert blue light into light having a long wavelength (yellow, green, red, etc.). By combining these colors, white light is emitted.
  • the method of realizing is general. Even if they are said to be the same white, the color emitted from the LED package differs depending on the amount of blue to be output and the type and amount of phosphor.
  • Lighting with a toning function that adjusts the color temperature of illumination light by combining a LED package that emits white light with a high color temperature and an LED package that emits white light with a low color temperature, and controlling the ratio of the amount of light emitted Devices are also widespread.
  • LED lighting devices having a dimming function that can adjust the brightness of illumination light by using the characteristics of LEDs whose emission intensity can be easily changed by the amount of current are also widely used.
  • the LED lighting device 700 shown in FIG. 7 uses an AC power supply 101 as an input power supply and drives LED light sources having two different color temperatures.
  • the irradiation unit 720 includes an LED light source 130 including a plurality of LED packages 131 that emit light having a first color temperature, and an LED light source 140 including a plurality of LED packages 141 that emit light having a second color temperature.
  • a power supply circuit 110 that generates a DC voltage for driving an LED from an AC power supply can individually drive the LED light source 130 and the LED light source 140 using the anode line 111, the cathode line 112, and the cathode line 113.
  • the LED lighting apparatus 700 includes means for controlling some light adjustment and color adjustment, and realizes light adjustment and color adjustment by changing a current for driving the irradiation unit 720.
  • FIG. 8 is a graph called a Kruitoff curve, and a region A is a region where a person feels comfortable (so-called “Kreutov comfort zone”). For example, if the brightness is too strong (upper side of the graph) with strong reddish illumination light (low color temperature, left side of the graph) (area B), it tends to feel uncomfortable and uncomfortable.
  • FIG. 9 shows an LED lighting device 900 based on this concept.
  • a resistor is added to one of the single LEDs connected in parallel.
  • Two LED light sources formed by connecting the LEDs in series are connected in parallel, and a resistor R9 is connected to only one of them.
  • the illumination unit 920 included in the LED illumination device 900 includes an LED light source 130 including a plurality of LED packages 131 that emit light having a first color temperature, and a second color temperature, similar to the illumination unit 720 included in the LED illumination device 700.
  • the LED light source 140 is composed of a plurality of LED packages 141 that emit light of the same number.
  • the first color temperature at which the LED package 131 emits light is selected to be lower than the second color temperature at which the LED package 141 emits light.
  • the resistor R9 is connected in series with the LED light source 130.
  • the irradiation unit 720 includes the cathode line 112 for driving the LED light source 130 and the cathode line 113 for driving the LED light source 140 separately, but the irradiation unit 920 includes only the common cathode line 112. Yes.
  • FIG. 10 shows a simulation result calculated from the configuration of the irradiation unit 920.
  • the current flowing through the anode line 111 and the cathode line 112 is changed, and the ratio of the current flowing through the LED light source 130, the current flowing through the LED light source 140, and the current flowing through the LED light source 130 is calculated.
  • the resistance value of the resistor R9 is adjusted so that the effect can be easily understood.
  • the horizontal axis of FIG. 10 indicates the current flowing through the irradiation unit 920, the vertical axis indicates the current flowing through each LED light source, and the ratio of the current flowing through the LED light source 130 to the current flowing through the LED irradiation unit 920.
  • the current flowing through the resistor R9 is also small. Since the voltage drop due to the resistor R9 is the product of the resistance value of the resistor R9 and the current value flowing through the resistor R9, this voltage drop is small when the current flowing through the resistor R9 is small. Therefore, the influence of the presence or absence of the resistor R9 is small, and the LED light source 130 and the LED light source 140 pass the same current if they have the same forward voltage. When the current flowing through the irradiation unit 920 is increased from here, the current flowing through the resistor R9 increases accordingly, and the voltage drop due to the resistor R9 increases.
  • the voltage applied between the anode line 111 and the cathode line 112 of the LED light source 130 is reduced, and current does not easily flow through the LED light source 130. That is, as the current flowing through the irradiation unit 920 increases, the current flowing from the LED light source 140 decreases from the LED light source 140. Accordingly, the ratio of the current from the LED light source 130 to the current from the irradiation unit 920 is reduced. Since the LED light source 130 has irradiation light with a low color temperature and the LED light source 140 has irradiation light with a high color temperature, as the current flowing through the irradiation unit 920 increases, irradiation with a higher color temperature is obtained as a whole. It is done. With this characteristic, it is possible to keep the emission color within the comfort area of Kruitoff (area A in FIG. 8).
  • the LED lighting device 900 can automatically change the color temperature of the emitted color according to the brightness.
  • the control of the irradiation unit from the power supply circuit can be simplified to one system instead of two systems at the same time.
  • FIG. 11 shows another configuration of the lighting device that automatically changes the color temperature of the emission color according to the brightness.
  • a difference between the LED illumination device 1100 and the LED illumination device 900 shown in FIG. 11 is that the number of LED packages included in the LED light source 130 and the LED light source 140 is different in the irradiation unit 1120 included in the LED illumination device 1100.
  • the LED light source 130 includes seven LED packages 131, and the LED light source 140 includes eight LED packages 141 connected in series. For this reason, the forward voltage of the LED light source 130 is smaller than the forward voltage of the LED light source 140 by one LED package.
  • the simulation result calculated from the structure of the irradiation part 1120 of the LED lighting apparatus 1100 is shown in FIG.
  • the notation of this graph is the same as in FIG.
  • the resistance value of the resistor R11 connected to the LED light source 130 is adjusted so that the effect can be easily understood.
  • the current flowing through the irradiation unit 1120 is small, the voltage drop of the resistor R11 is small, so the influence of the presence or absence of the resistor R11 is small. Therefore, a large amount of current flows through the LED light source 130 having a lower forward voltage than the LED light source 140.
  • the current of the irradiation unit 1120 increases, the voltage drop of the resistor R11 increases, so that the current flowing through the LED light source 140 gradually becomes closer to the current flowing through the LED light source 130.
  • the current flowing through each of the LED light sources 130 and 140 is equal in that the difference between the voltage drop of the resistor R11 and the forward voltage match. Thereafter, since the voltage drop of the resistor R11 is further increased, the current ratio is reversed, and the LED light source 140 passes more current than the LED power source 130.
  • the configuration of the LED lighting device 1100 it is possible to ensure a larger current difference than the LED lighting device 900. That is, the change in color temperature can be increased.
  • FIG. 13 shows an LED in which seven LED packages 131 (with hatches in the figure), eight LED packages 141 (without hatches in the figure), resistor R11, and connector C11 are mounted on the printed circuit board PB11. It is a substrate. Since the LED packages 131 and the LED packages 141 are alternately and evenly mounted, color unevenness and luminance unevenness can be minimized. Further, the anode and cathode can be easily connected by simply inserting a harness into the connector C11.
  • the LED package 131 and the LED package 141 are staggered. Thereby, surface irradiation is possible with a single substrate, and color unevenness can be suppressed to a minimum by arranging them in a staggered manner.
  • the number of LED packages is limited.
  • the LED substrate shown in FIGS. 13 and 14 since LED packages of two kinds of light emission colors are evenly arranged as a single unit, color unevenness hardly occurs.
  • the larger number of LED packages (LED packages 141) are adjacent to each other at the boundary between adjacent substrates, and thus color unevenness occurs. Arise.
  • the LED boards shown in FIG. 14 cannot be arranged vertically and horizontally so that the same color is not adjacent to each other. In this way, there are significant restrictions on the number and arrangement of LED packages.
  • the present invention can automatically change the color temperature of a light emission color according to brightness with a simple configuration, and has a high number of light emitting units (for example, LED packages) and a high degree of freedom in arrangement.
  • An object is to provide a lighting device.
  • a lighting device includes a first light source including at least one first light-emitting portion having a first emission color, and a second light having a second emission color.
  • a second light source including at least one light-emitting unit, a resistor connected in series with the first light source, and a switching element connected in series with the second light source, The current flowing through the first light source is converted into a control voltage, and the current flowing through the switching element is controlled by the control voltage (first configuration).
  • a field effect transistor is preferably used as the switching element (second configuration).
  • the first light source, the second light source, the resistor, and the switching element are mounted on the same printed circuit board (third configuration).
  • any one of the first to third configurations it is preferable that a plurality of irradiation units including the first light source, the second light source, the resistor, and the switching element are connected in series or in parallel. (Fourth configuration).
  • an illumination device includes a first light source including at least one first light emitting unit having a first emission color, and a second emission color.
  • a second light source including at least one second light emitting unit and a resistor connected in series with the first light source, and the first light emitting unit and the second light emitting unit have different numbers.
  • the light emitting elements are connected in series.
  • the color temperature of the emission color can be automatically changed according to the brightness with a simple configuration, and the number of light emitting units (for example, LED packages) and the degree of freedom in arrangement are high.
  • the LED lighting device 100 is a lighting device that operates using an AC power source 101 as a power source.
  • the LED lighting device 100 includes a power supply circuit 110 that generates a DC voltage for driving an LED from an AC power supply 101, and an irradiation unit 120 including the LED.
  • the power supply circuit 110 uses the anode line 111 and the cathode line 112 to drive the irradiation unit 120 to emit light. Although not particularly shown, the power supply circuit 110 is provided with some dimming function, and can control a current for driving the irradiation unit 120.
  • the irradiation unit 120 includes an LED light source 130 in which a plurality of LED packages (an example of a light emitting unit) 131 having a first emission color are connected in series, and a plurality of LED packages 141 having a second emission color are connected in series.
  • the second LED light source 140 thus formed, a switching element Q1 that is an N-channel MOS-FET (field effect transistor), and a resistor R1.
  • connection point where the anode sides of the LED light source 130 and the LED light source 140 are connected is connected to the anode line 111.
  • the cathode side of the LED light source 130 is connected to one end of the resistor R1.
  • the cathode side of the LED light source 140 is connected to the drain of the switching element Q1.
  • a node N1 which is a connection point between the LED light source 130 and the resistor R1, is connected to the gate of the switching element Q1.
  • a connection point between the other end of the resistor R1 and the source of the switching element Q1 is connected to the cathode line 112.
  • the current flowing through the LED light source 130 and the current flowing through the resistor R1 are substantially equal. Further, the current flowing through the LED light source 140 and the current flowing through the switching element Q1 are substantially equal.
  • the current flowing through the irradiation unit 120 is the sum of the current flowing through the LED light source 130 and the current flowing through the LED light source 140.
  • the current flowing through the irradiation unit 120 is small, the current flowing through the LED light source 130 and the current flowing through the LED light source 140 are both small. Since the current flowing through the resistor R1 is also small, the potential of the node N1 is hardly different from the potential of the cathode line 112. Since the switching element Q1 is an N-channel MOS-FET whose gate is connected to the node N1, almost no current can flow in this state where the voltage between the gate and the source is small. Therefore, almost no current flows through the LED light source 140, and a current flows through the LED light source 130.
  • the switching element Q1 passes a current. That is, current flows not only through the LED light source unit 130 but also through the LED light source unit 140.
  • the on-resistance of a MOS-FET is very small. Therefore, if the current flowing through the irradiation unit 120 is further increased while the switching element Q1 is turned on, the current flowing through the LED light source unit 140 may increase more than the LED light source unit 130. it can.
  • the LED light source 130 when the current flowing through the irradiation unit 120 is small, that is, when the light emission brightness is dark, only the LED light source 130 emits light. However, as the current increases, that is, the LED light source 140 can emit light as the light emission becomes brighter. The ratio of the current flowing through the LED light source 140 gradually increases.
  • the LED light source 130 is a white light source with a low color temperature and the LED light source 140 is a white light source with a high color temperature
  • the operation emits light at a low color temperature when the brightness is dark and gradually emits light at a higher color temperature when the brightness is bright It becomes.
  • the simulation result calculated from the structure of the irradiation part 120 of the LED lighting apparatus 100 is shown in FIG.
  • the notation of this graph is the same as in FIG.
  • the resistance value of the resistor R1 connected to the LED light source 130 is adjusted so that the effect can be easily understood. Until the switching element Q1 is turned on, almost no current flows through the LED light source 140, so that a large difference in current between the LED power source 130 and the LED power source 140 can be secured.
  • the number of LED packages included in the LED light source 130 and the LED light source 140, the connection method in series and parallel, and the like are not particularly limited to the examples described above, and are not a plurality but a single LED package. May be.
  • the LED lighting device 300 having the configuration shown in FIG. 3 has the same function as the LED lighting device 100 (FIG. 1, the first embodiment).
  • the irradiation unit 320 included in the LED lighting device 300 is different in configuration from the irradiation unit 120 included in the LED lighting device 100.
  • the irradiation unit 320 includes the LED light source 130 and the LED light source 140 in the same manner as the irradiation unit 120.
  • a resistor R3 connected to the anode side in series with the LED light source 130 and a switching element Q3 which is a P-channel MOS-FET connected to the anode side in series with the LED light source 140 are included.
  • the operation when the drive current of the irradiation unit 320 is changed is substantially the same as that of the irradiation unit 120. Since the switching element Q3 for controlling the current and the resistor R3 are connected to the anode side, a P-channel type MOS-FET instead of an N-channel type is used as the switching element. Since the switching element Q3 is turned on when the voltage drop due to the resistor R3 becomes larger than a certain level, the behavior is the same as that of the irradiation unit 120.
  • the LED lighting device 300 can emit light at a low color temperature when the brightness is dark, and can gradually emit light at a higher color temperature when the brightness is bright, as in the LED lighting device 100.
  • the LED light source 140 uses an LED package 142 in which two LED elements are connected in series.
  • the LED light source 130 and the LED light source 140 have the same number of LED packages (eight as an example in FIG. 4), but have different forward voltages because the number of LED elements connected in series is different.
  • a resistor R4 is connected to the LED light source 130 having a low forward voltage. Since this irradiation unit is equivalent to the LED lighting device 1100 (FIG. 11) except for the number of LEDs in terms of circuit, the ratio of the current flowing through the LED light source 130 according to the drive current flowing through the irradiation unit 420 is the same mechanism.
  • the color temperature of the light emission changes. That is, the color temperature can be changed according to the brightness.
  • FIG. 5 is a schematic view of an LED substrate corresponding to the irradiation unit 120 (FIG. 1, the first embodiment).
  • the LED substrate shown in FIG. 5 eight LED packages 131, eight LED packages 141, a resistor R1, and a connector C1 are mounted on a printed circuit board PB1. Since the LED packages 131 and the LED packages 141 are alternately and evenly mounted, color unevenness and luminance unevenness can be minimized. Further, the anode and cathode can be easily connected by simply inserting a harness into the connector C1.
  • the LED substrate shown in FIG. 6 has the same configuration as that in FIG. 5, but the LED package 131 and the LED package 141 are staggered. Thereby, surface irradiation is possible with a single substrate, and color unevenness can be suppressed to a minimum by arranging them in a staggered manner.
  • the LED packages arranged at both ends are different. Therefore, when a plurality of LED substrates are arranged side by side, different LEDs are arranged at the boundary between adjacent substrates, and color unevenness is unlikely to occur. By arranging a plurality of LED substrates in this way, a longer linear light source can be obtained while suppressing the occurrence of color unevenness.
  • the LED substrates are arranged vertically to obtain surface irradiation, the LED package 131 and the LED package 141 on the adjacent substrates may be exchanged. In this way, two types of LED packages can be arranged in a staggered manner. Such a configuration is possible because the number of LED packages is the same.
  • Such an LED substrate can be realized in the same manner as the irradiation unit 120 in the irradiation unit 320 (FIG. 3, second embodiment) and the irradiation unit 420 (FIG. 4, third embodiment).
  • the two types of LED light sources are each formed by connecting LED packages in one row, but the same effect can be obtained even when a plurality of rows are connected in parallel. It is done. By adjusting the number of columns, the overall light emission intensity of each LED light source can be adjusted.
  • another resistor may be added to the resistor connected in series with the LED light source and connected in series. According to such a configuration, the change in the ratio of the current flowing through each LED light source after the switching element is turned on can be changed.
  • the position at which the switching element or resistor is inserted and the voltage for controlling the switching element can be changed in a path in which each is connected in series. is there.
  • the number of LED packages in the LED light source 130 and the LED light source 140 may be different. Further, in the lighting device of the first or second embodiment, an LED package in which different numbers of LED elements are connected in series may be used as in the lighting device of the third embodiment. These can be determined in consideration of the voltage and current required for driving the irradiation unit, the change in the ratio of the current flowing through each LED light source, the arrangement of the LED package, and the like.
  • an element other than the N-channel MOS-FET and the P-channel MOS-FET described as an example can be used.
  • the same function can be realized with the same circuit configuration as that of the MOS-FET.
  • Bipolar transistors and photocouplers can also be used.
  • thyristors and triacs can also be used. In these cases, lighting devices having different feelings of use can be realized.
  • a circuit configuration using a thyristor as a switching element is an example of a circuit configuration using a thyristor as a switching element.
  • a resistor R6 and a capacitor C2 are added to suppress variations in voltage and current.
  • FIG. 16 is a simulation result showing an example of the behavior of the LED lighting device 500.
  • FIG. 16A shows the behavior when the current is increased from the state where the illumination is off.
  • the thyristor S1 is turned off. Therefore, no current flows through the LED light source 140, and all the current of the irradiation unit 520 flows through the LED light source 130.
  • the current of the resistor R5 also increases, so that the potential of the node N1 increases.
  • the node N1 is connected to the gate of the thyristor S1 via the resistor R6, when the potential of the node N1 rises to some extent, the gate current of the thyristor S1 increases and the thyristor S1 is turned on. Since the thyristor S ⁇ b> 1 continues to be turned on until the current is interrupted, in this state, the current flows through both the LED light source 130 and the LED light source 140.
  • FIG. 16B shows a simulation result when the current of the irradiation unit 520 is gradually decreased from the state where the thyristor S1 is turned on. Initially, the thyristor S1 is in an ON state, but when the current of the irradiation unit 520 decreases, the currents of the LED light source 130 and the LED light source 140 also decrease. When the current of the LED light source 140, that is, the anode current of the thyristor S1 becomes equal to or lower than the holding current, the thyristor S1 is turned off. Then, all the current of the irradiation unit 520 flows to the LED light source 130.
  • the LED lighting device 500 first supplies current only to the LED light source 130 from the off state, and when this current increases to a certain extent, current also flows to the LED light source 140, so the color temperature changes rapidly. To do. Conversely, when the current of the irradiation unit is decreased, the LED light source 140 also flows a current until halfway, so the color temperature does not change much. However, when the current decreases, the current does not flow to the LED light source 140 but only the LED light source 130. Since it is switched to flow, the color temperature changes rapidly. As described above, the lighting device having the characteristic of color temperature having hysteresis with respect to increase / decrease in current can realize a behavior of switching a plurality of color temperatures discretely with a simple circuit configuration.
  • the balance of the currents flowing through the LED light source 130 and the LED light source 140 can be adjusted by intentionally significantly differentiating the forward voltages of the LED light source 130 and the LED light source 140. is there.
  • the forward voltage of the LED light source 140 is sufficiently lower than the forward voltage of the LED light source 130, only the LED light source 130 is turned on when the thyristor is turned off, and only the LED light source 140 is turned on when the thyristor is turned on.
  • the variation of the color temperature rich in variations can be realized by making the structure of the LED light source having the structure according to the present invention a nested structure.
  • the structure of the illumination device according to the present invention having different behaviors such as the LED illumination device 500 and the LED illumination device 100. If the LED light source 130 of the LED lighting device 500 is configured like the irradiation unit 120 exemplified in the LED lighting device 100 instead of the LED array having a single color temperature, only the LED light source 130 of the LED lighting device 500 is turned on. Even in a region where the color temperature changes, the color temperature changes depending on the current value.
  • the structure of the irradiation part of the present invention and the structure of the irradiation part according to the prior art can be nested and combined.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Fastening Of Light Sources Or Lamp Holders (AREA)
  • Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)

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

照明装置
 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、500 LED照明装置(本発明)
   700、900、1100 LED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、140 LED光源
   131、141、142 LED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 (5)

  1.  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。
  2.  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。
  3.  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。
  4.  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。
  5.  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。
PCT/JP2015/069785 2014-09-26 2015-07-09 照明装置 WO2016047242A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/513,346 US20170307174A1 (en) 2014-09-26 2015-07-09 Lighting device
CN201580046123.1A CN106797691B (zh) 2014-09-26 2015-07-09 照明装置
JP2016549998A JP6273375B2 (ja) 2014-09-26 2015-07-09 照明装置
EP15844974.4A EP3200564A4 (en) 2014-09-26 2015-07-09 Lighting device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014196493 2014-09-26
JP2014-196493 2014-09-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016047242A1 true WO2016047242A1 (ja) 2016-03-31

Family

ID=55580779

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/069785 WO2016047242A1 (ja) 2014-09-26 2015-07-09 照明装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20170307174A1 (ja)
EP (1) EP3200564A4 (ja)
JP (1) JP6273375B2 (ja)
CN (1) CN106797691B (ja)
WO (1) WO2016047242A1 (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017203989A1 (ja) * 2016-05-26 2017-11-30 シャープ株式会社 発光装置及び照明装置
JP2018181693A (ja) * 2017-04-18 2018-11-15 パナソニックIpマネジメント株式会社 照明器具
JP2018182049A (ja) * 2017-04-12 2018-11-15 Zigenライティングソリューション株式会社 発光装置および照明装置
WO2018233815A1 (de) * 2017-06-20 2018-12-27 Osram Opto Semiconductors Gmbh Leuchtanordnung, filament und verfahren zum betreiben einer leuchtanordnung
JP2020102314A (ja) * 2018-12-20 2020-07-02 日亜化学工業株式会社 発光装置及び発光回路
US11924937B2 (en) 2018-10-31 2024-03-05 Nichia Corporation Light-emitting device, lighting device, and optical member

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004039684A (ja) * 2002-06-28 2004-02-05 Matsushita Electric Works Ltd 照明装置
JP2009009817A (ja) * 2007-06-28 2009-01-15 Toshiba Lighting & Technology Corp 照明装置
CN102595680A (zh) * 2011-01-07 2012-07-18 英飞特电子(杭州)有限公司 一种多输出的发光二极管恒流驱动电路
WO2013118208A1 (ja) * 2012-02-07 2013-08-15 パナソニック株式会社 発光回路、発光モジュールおよび照明装置
JP2014157744A (ja) * 2013-02-15 2014-08-28 Panasonic Corp 発光回路、発光モジュール及び照明装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201045454Y (zh) * 2007-04-24 2008-04-09 鹤山丽得电子实业有限公司 一种可调色温的led灯
US7701151B2 (en) * 2007-10-19 2010-04-20 American Sterilizer Company Lighting control system having temperature compensation and trim circuits
JPWO2011040512A1 (ja) * 2009-10-02 2013-02-28 レシップホールディングス株式会社 蛍光灯駆動装置及び蛍光灯駆動装置の保護回路
US20120319603A1 (en) * 2010-03-01 2012-12-20 Hella Kgaa Method to supply power to an led array as well as the circuit arrangement for implementing the method
EP2546899B1 (en) * 2010-03-11 2015-06-24 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Light emitting module, light source device, liquid crystal display device
JP2012199218A (ja) * 2010-09-09 2012-10-18 Mitsubishi Chemicals Corp 発光装置、照明システム及び照明方法
US8698388B2 (en) * 2011-02-03 2014-04-15 Cree, Inc. Lighting apparatus providing increased luminous flux while maintaining color point and CRI
JP2013042099A (ja) * 2011-07-15 2013-02-28 Mitsubishi Chemicals Corp 半導体発光装置を搭載するための回路基板、発光モジュール、照明器具、及び照明システム
US9488324B2 (en) * 2011-09-02 2016-11-08 Soraa, Inc. Accessories for LED lamp systems
US8710754B2 (en) * 2011-09-12 2014-04-29 Juno Manufacturing Llc Dimmable LED light fixture having adjustable color temperature
CN203457366U (zh) * 2013-07-10 2014-02-26 艾尔瓦特集成电路科技(天津)有限公司 Led驱动器控制器和led驱动器
TWI509835B (zh) * 2013-10-01 2015-11-21 Opto Tech Corp 白光二極體
KR102188993B1 (ko) * 2013-11-15 2020-12-10 삼성디스플레이 주식회사 광원 유닛 및 이를 포함하는 백라이트 어셈블리
CN103957649B (zh) * 2014-05-20 2018-03-13 贵州光浦森光电有限公司 Led驱动方法及led照明电路
CN105792408B (zh) * 2015-01-09 2019-02-15 松下知识产权经营株式会社 照明系统以及照明器具

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004039684A (ja) * 2002-06-28 2004-02-05 Matsushita Electric Works Ltd 照明装置
JP2009009817A (ja) * 2007-06-28 2009-01-15 Toshiba Lighting & Technology Corp 照明装置
CN102595680A (zh) * 2011-01-07 2012-07-18 英飞特电子(杭州)有限公司 一种多输出的发光二极管恒流驱动电路
WO2013118208A1 (ja) * 2012-02-07 2013-08-15 パナソニック株式会社 発光回路、発光モジュールおよび照明装置
JP2014157744A (ja) * 2013-02-15 2014-08-28 Panasonic Corp 発光回路、発光モジュール及び照明装置

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017203989A1 (ja) * 2016-05-26 2017-11-30 シャープ株式会社 発光装置及び照明装置
CN109155344A (zh) * 2016-05-26 2019-01-04 夏普株式会社 发光装置及照明装置
JPWO2017203989A1 (ja) * 2016-05-26 2019-01-17 シャープ株式会社 発光装置及び照明装置
US10524325B2 (en) 2016-05-26 2019-12-31 Sharp Kabushiki Kaisha Light emitting device and illumination device
CN109155344B (zh) * 2016-05-26 2021-06-01 夏普株式会社 发光装置及照明装置
JP2018182049A (ja) * 2017-04-12 2018-11-15 Zigenライティングソリューション株式会社 発光装置および照明装置
JP2018181693A (ja) * 2017-04-18 2018-11-15 パナソニックIpマネジメント株式会社 照明器具
WO2018233815A1 (de) * 2017-06-20 2018-12-27 Osram Opto Semiconductors Gmbh Leuchtanordnung, filament und verfahren zum betreiben einer leuchtanordnung
US11924937B2 (en) 2018-10-31 2024-03-05 Nichia Corporation Light-emitting device, lighting device, and optical member
JP2020102314A (ja) * 2018-12-20 2020-07-02 日亜化学工業株式会社 発光装置及び発光回路
JP7186359B2 (ja) 2018-12-20 2022-12-09 日亜化学工業株式会社 発光装置及び発光回路

Also Published As

Publication number Publication date
EP3200564A4 (en) 2018-05-02
JP6273375B2 (ja) 2018-01-31
JPWO2016047242A1 (ja) 2017-06-22
CN106797691B (zh) 2019-07-19
US20170307174A1 (en) 2017-10-26
EP3200564A1 (en) 2017-08-02
CN106797691A (zh) 2017-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6273375B2 (ja) 照明装置
CN107124786B (zh) Led光源和用于调节led光源的色调或色温的方法
EP3326434B1 (en) Lighting apparatus using multiple led strings with current mirror circuitry and methods of operating same
US10182486B2 (en) LED drive circuit
US7423387B2 (en) Apparatus and method for controlling colour and colour temperature of light generated by a digitally controlled luminaire
US8847516B2 (en) Lighting devices including current shunting responsive to LED nodes and related methods
US10136485B1 (en) Methods for adjusting the light output of illumination systems
JP5120537B2 (ja) 照明装置
US20080030153A1 (en) Lighting device
US11044793B2 (en) LED lighting circuit
US10721801B1 (en) Systems and methods for controlling color temperature and brightness of LED lighting using two wires
JP5454189B2 (ja) 電源回路、及び照明装置
JP5538078B2 (ja) Led電源装置
JP2013191522A (ja) 照明装置
JP2009010099A (ja) 照明装置
EP3503687B1 (en) A lighting device and corresponding method for chromatic compensation
JP6090824B2 (ja) Led点灯装置
WO2014087874A1 (ja) 照明装置
JP2020030905A (ja) Led発光装置
US12048074B2 (en) Light emitting diode, LED, based lighting device arranged for emitting a particular emitted light following a Planckian locus in a color space
JP5663055B2 (ja) 点灯装置及び照明装置
JP2008192842A (ja) 照明装置
JP6296051B2 (ja) 照明装置
JP6816354B2 (ja) 照明装置
JP2015008275A (ja) Ledモジュール装置及びled照明装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15844974

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016549998

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2015844974

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2015844974

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15513346

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE