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JP2005268000A - Led式照明装置 - Google Patents

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JP2005268000A
JP2005268000A JP2004077532A JP2004077532A JP2005268000A JP 2005268000 A JP2005268000 A JP 2005268000A JP 2004077532 A JP2004077532 A JP 2004077532A JP 2004077532 A JP2004077532 A JP 2004077532A JP 2005268000 A JP2005268000 A JP 2005268000A
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Junji Hasegawa
潤治 長谷川
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Toshiba Lighting and Technology Corp
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Abstract

【課題】 調光しても演色性や色温度が変化することなく電力のロスを低減でき、部品の信頼性の向上を図ることができるLED式照明装置を提供することである。
【解決手段】 発光色が異なるLED負荷11a〜11cを点灯するための電源を入力回路13を介して入力し、入力回路13から入力される電源の力率を力率改善回路15で改善し、発光色が異なるLED負荷11a〜11cごとに設けられた定電圧回路12は、力率改善回路15の出力からそれぞれ発光色が異なるLED負荷11a〜11cに電流を個別に供給する。点灯制御回路18は入力回路13に入力される電源に含まれた調光信号成分を識別し発光色が異なるLED負荷11a〜11cをそれぞれ点灯制御する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、光源部にLEDを用いたスタジオや劇場で使用されるLED式照明装置に関する。
スタジオや劇場で使用される照明装置は、人物や舞台セットに照明光を当ててそれをカメラで取り込む。照明装置の光源部がハロゲンランプである場合、調光すると色温度が変化してしまうので、同じ白色の発光であっても本来の色とは異なる色となってしまう。このようなことから、調光しても演色性や色温度が変化しない照明の要求がある。
また、LEDを光源部に用いたLED式照明装置がスタジオや劇場で使用される照明装置として開発されている。このようなLED式照明装置においては、LED素子のばらつきがあることから、補色用のLEDを設けて演色性や色温度を予め調整しておくことになる。
また、スタジオや舞台でのLED式照明装置では、LED式照明装置にサイリスタで位相制御した調光信号成分を含んだ電源を供給するようにしたもの、LED式照明装置に商用電源を供給し外部調光信号を入力してLEDを調光するもの、また、LED式照明装置に付加されている調光ボリュームで直接的にLEDを調光するもの等が採用されている。
ここで、複数色のLEDに対して一つの調整器を用いて様々に照明光の色を変えることができるようにして、操作性を大幅に向上させ、ユーザーが所望の色の照明光を簡単に得ることができるようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。また、LED式照明装置の点灯時に平滑コンデンサの端子間電圧が入力電圧のピークよりも高く、かつ直列接続した発光ダイオードの順方向電圧の総和に等しくなるように設定し、電力損失を小さくして電力変換効率を高めたものがある(特許文献2参照)。
特開2002−164182号公報(図2)。 特開11−67471号公報(図1)。
しかし、主ビームを構成するLEDの定格電流と補色用のLEDの定格電流とは異なるにもかかわらず、主ビームを構成するLEDおよび補色用のLEDには、同じ定電圧回路からLED電源を取得するようにしているので、使用電力のロスが大きくなる。主ビームを構成するLEDおよび補色用のLEDに対して、同じ定電圧回路からLED電源を取得するようにしているのは、補色用のLEDの数量は少なく、主ビームを構成するLEDの数と比較すると1割程度であることからである。すなわち、定電圧回路は負荷であるLEDに供給する電圧を一定値に保持して、LEDに流れる電流を調整していることから、定格電流が異なるLEDに対して同じ定電圧回路から電流を供給することは、使用電力のロスを招き好ましくない。
また、LED式照明装置に対して、サイリスタで位相制御した調光信号成分を含んだ電源を供給する場合には、入力段に力率改善回路が用いられるが、LEDに電力を供給する定電圧回路が力率改善回路よりも速く動作するか、あるいは、入力電圧が低い状態で動作すると、力率改善回路からみた負荷が重くなり、定電圧回路の出力電圧が設定電圧まで上昇しないだけでなく、力率改善回路を構成するトランスのうなりや部品の信頼性の低下となる。
本発明の目的は、調光しても演色性や色温度が変化することなく電力のロスを低減でき、部品の信頼性の向上を図ることができるLED式照明装置を提供することである。
請求項1の発明に係わるLED式照明装置は、発光色が異なるLEDを点灯するための電源を入力する入力回路と;前記入力回路から入力される電源の力率を改善する力率改善回路と;発光色が異なるLEDごとに設けられ前記力率改善回路の出力からそれぞれ発光色が異なるLEDに供給する電流を個別に得るための定電圧回路と;前記入力回路に入力される電源に含まれた調光信号成分を識別する入力検出回路と;前記入力検出回路で識別された調光信号成分に基づいて発光色が異なるLEDをそれぞれ点灯制御する点灯制御回路と;を備えたことを特徴とする。
本発明および以下の発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は以下による。LED式照明装置は光源としてLEDを用いた照明装置であり、主としてスタジオや舞台の照明に使用される。発光色が異なるLEDとは、主ビームを発光する複数のLEDと主ビームの演色性や色温度の補色用の複数のLEDの双方であり、これらの発光色はそれぞれ異なり定格電流もそれぞれ異なる。例えば、主ビームを発光する複数のLEDは白色LEDであり、補色用のLEDは、青色LED、緑色LED、赤色LED、黄色LED、橙色LED等である。青色LED、緑色LEDは色温度を上げるために設けられ、赤色LED、黄色LED、橙色LEDは色温度を下げるために設けられる。
入力回路は、LED負荷を点灯するための電源を入力するものであり、サイリスタで位相制御された調光信号成分を含んだ電源を入力する。力率改善回路は入力回路から入力される電源の力率を改善するものである。定電圧回路は力率改善回路の出力からそれぞれ発光色や定格電流が異なるLEDに供給する電流を個別に得るものであり、発光色や定格電流が異なるLEDごとに設けられる。入力検出回路は、入力回路に入力される電源に含まれた調光信号成分を識別する。例えば、位相制御された電源の実効値または平均値を検出して調光信号成分を取り出す。点灯制御回路は入力回路に入力される電源に含まれた調光信号成分に基づいて発光色や定格電流が異なるLEDをドライブ回路を介してそれぞれ点灯制御するものである。
本発明によれば、補色用のLED負荷を設けているので、調光しても演色性や色温度が変化することなく、また、各々のLED負荷ごとに定電圧回路を設けたので、負荷電力のロスを小さくできる。
請求項2の発明に係わるLED式照明装置は、請求項1の発明において、発光色が異なるLEDごとに発光初期値を設定するための設定器を設け、前記点灯制御回路は、前記設定器に設定された発光初期値に基づいて発光色が異なるLEDを点灯制御することを特徴とする。
設定器には、発光色が異なるLEDごとに発光初期値が設定される。例えば、主ビームを発光するLEDの発光初期値として100%、青色や緑色の補色用のLEDの発光初期値として90%、赤色や黄色や橙色の補色用のLEDの発光初期値として80%の設定がなされる。点灯制御回路は、主ビームを発光するLEDについては0%〜100%の範囲で調光制御を行い、青色や緑色の補色用のLEDについては0%〜90%の範囲で調光制御を行い、赤色や黄色や橙色の補色用のLEDについては0%〜80%の範囲で調光制御を行う。
本発明によれば、各々の発光色が異なるLEDの調光制御幅を設定できるので、例えば、補色用のLEDによる演色性や色温度の強弱の調整を容易に行える。また、1つの調光信号で発光色が異なる負荷を同じ比率で調光できる。
請求項3の発明に係わるLED式照明装置は、請求項1または2の発明において、前記入力検出回路で識別された調光信号成分、外部調光信号、調光ボリュームからの調光信号を切り替えて、前記定電圧回路および点灯制御回路に調光信号を出力する切替回路を設けたことを特徴とする。
切替回路は、入力検出回路で識別された調光信号成分、外部調光信号、調光ボリュームからの調光信号を切り替えて、定電圧回路および点灯制御回路に調光信号を出力するものである。入力回路から入力される電源がサイリスタで位相制御した調光信号成分を含んだ電源だけでなく、商用電源である場合にも適用できる。
本発明によれば、切替回路により調光信号を切り替えることができるので、必要に応じて適切な場所から調光制御ができる。また、入力回路から入力される電源が商用電源である場合であっても調光制御が可能となる。
請求項4の発明に係わるLED式照明装置は、請求項1乃至請求項4のいずれか一の発明において、前記定電圧回路の立ち上がり時にその出力電圧が設定電圧になったことを監視し、前記定電圧回路の出力電圧が設定電圧になったときに前記点灯制御回路の動作を許可する監視回路を設けたことを特徴とする。
本発明によれば、監視回路は定電圧回路の出力電圧が設定電圧になったときに点灯制御回路の動作を許可するので、力率改善回路、定電圧回路、ドライブ回路の順序で動作することになり、力率改善回路を構成するトランスのうなりや部品の信頼性の低下を防止できる。
請求項5の発明に係わるLED式照明装置は、LEDを点灯するための電源を入力する入力回路と;前記入力回路から入力される電源の力率を改善する力率改善回路と;LEDごとに設けられ前記力率改善回路の出力からLEDに供給する電流を得るための定電圧回路と;前記入力回路に入力される電源に含まれた調光信号成分を識別する入力検出回路と;前記入力検出回路で識別された調光信号成分に基づいて発光色が異なるLEDをそれぞれ点灯制御する点灯制御回路と;
前記定電圧回路の立ち上がり時にその出力電圧が設定電圧になったことを監視し、前記定電圧回路の出力電圧が設定電圧になったときに前記点灯制御回路の動作を許可する監視回路と;を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、補色用のLED負荷を備えていないLED式照明装置に対しても監視回路を適用でき、力率改善回路を構成するトランスのうなりや部品の信頼性の低下を防止できる。
請求項6の発明に係わるLED式照明装置は、LEDを点灯するための電源を入力する入力回路と;前記入力回路から入力される電源の力率を改善する力率改善回路と;LEDごとに設けられ前記力率改善回路の出力からLEDに供給する電流を得るための定電圧回路と;前記入力回路に入力される電源に含まれた調光信号成分を識別する入力検出回路と;前記入力検出回路で識別された調光信号成分に基づいて発光色が異なるLEDをそれぞれ点灯制御する点灯制御回路と;前記入力検出回路で識別された調光信号成分、外部調光信号、調光ボリュームからの調光信号を切り替えて、前記定電圧回路および点灯制御回路に調光信号を出力する切替回路と;前記定電圧回路の立ち上がり時にその出力電圧が設定電圧になったことを監視し、前記定電圧回路の出力電圧が設定電圧になったときに前記点灯制御回路の動作を許可する監視回路と;を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、補色用のLED負荷を備えていないが切替回路を備えているLED式照明装置にも監視回路を適用でき、力率改善回路を構成するトランスのうなりや部品の信頼性の低下を防止できる。
請求項1の発明によれば、補色用のLED負荷を設けているので、調光しても演色性や色温度が変化することなく、また、各々のLED負荷ごとに定電圧回路を設けたので、負荷電力のロスを小さくできる。
請求項2の発明によれば、各々の発光色が異なるLEDの調光制御幅を設定できるので、例えば、補色用のLEDによる演色性や色温度の強弱の調整を容易に行える。また、1つの調光信号で発光色が異なる負荷を同じ比率で調光できる。
請求項3の発明によれば、切替回路により調光信号を切り替えることができるので、必要に応じて適切な場所から調光制御ができる。また、入力回路から入力される電源が商用電源である場合であっても調光制御が可能となる。
請求項4ないし6の発明によれば、LED式照明装置の力率改善回路を構成するトランスのうなりや部品の信頼性の低下を防止できる。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係わるLED式照明装置の構成図である。LED負荷11aは主ビームを発光する複数のLEDであり、白色LEDで構成されている。また、LED負荷11b、11cは演色性や色温度の補色用のLEDであり、例えば、LED負荷11bは青色LEDや緑色LED、LED負荷11cは赤色LED、黄色LED、橙色LEDである。LED負荷11bは色温度を上げるために設けられ、LED負荷11cは色温度を下げるために設けられている。
定電圧回路12a〜12cは、各々のLED負荷11a〜11cごとに設けられ、LED負荷11a〜11cに供給する電圧を一定値に保持して、LED負荷11a〜11cに流れる電流を個別に調整する。
定電圧回路12a〜12cへの電源供給は、入力回路13で入力した電源を整流回路14で整流し、力率改善回路15を介して平滑回路16で平滑された電源が供給される。入力回路13から入力される電源は、例えば、サイリスタで位相制御された調光信号成分を含んだ電源である。この入力回路13から入力された電源は、整流回路14で整流され力率改善回路15に入力される。力率改善回路15は入力回路13から入力される電源の入力電圧と入力電流とが同相になるように制御し、入力電源の力率を改善する。力率改善回路15を通して得られた電源は平滑回路16で平滑され、各々の定電圧回路12a〜12cに供給される。
一方、入力検出回路17は入力回路13から入力したサイリスタで位相制御された調光信号成分を含んだ電源を入力し、入力した電源の実効値または平均値を検出して調光信号成分を取り出す。そして、取り出した調光信号成分を定電圧回路12a〜12cおよび点灯制御回路18に出力する。各々の定電圧回路12a〜12cでは、調光信号成分に基づき出力電圧を調整する。また、点灯制御回路18は、調光信号成分に基づいて各々のドライブ回路19a〜19cを介してLED負荷11a〜11cを点灯制御する。
第1の実施の形態によれば、補色用のLED負荷11b、11cを設けているので、調光しても演色性や色温度が変化することなく、また、各々のLED負荷11a〜11cごとに定電圧回路12a〜12cを設けたので、負荷電力のロスを小さくできる。
図2は本発明の第2の実施の形態に係わるLED式照明装置の構成図である。この第2の実施の形態は、図1に示した第1の実施の形態に対し、LED負荷11a〜11cごとに発光初期値を設定するための設定器20を追加して設けたものである。図1と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
点灯制御回路18は、設定器20に設定された発光初期値に基づいて各々のLED負荷11a〜11cを点灯制御する。例えば、LED負荷11aの発光初期値は100%、LED負荷11bの発光初期値は90%、LED負荷11cの発光初期値は80%の設定がなされている場合には、点灯制御回路18は、LED負荷11aについては0%〜100%の範囲で調光制御を行い、LED負荷11bについては0%〜90%の範囲で調光制御を行い、LED負荷11cについては0%〜80%の範囲で調光制御を行う。
第2の実施の形態によれば、各々のLED負荷11a〜11bの調光制御幅を設定できるので、例えば、補色用のLED負荷11b、11cによる演色性や色温度の強弱の調整を容易に行える。また、1つの調光信号で各LED負荷11a〜11bを同じ比率で調光できる。
図3は本発明の第3の実施の形態に係わるLED式照明装置の構成図である。この第3の実施の形態は、図2に示した第2の実施の形態に対し、入力検出回路17からの電源に含まれた調光信号成分、外部調光信号、調光ボリューム22からの調光信号を切り替えて、定電圧回路12a〜12cおよび点灯制御回路18に調光信号を出力する切替回路21を設けたものである。図1と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
第3の実施の形態では、入力回路13から入力される電源がサイリスタで位相制御した調光信号成分を含んだ電源である場合、または商用電源である場合にも適用できる。いま、入力回路13からサイリスタで位相制御した調光信号成分を含んだ電源が供給されたとする。この状態で切替回路21により調光ボリューム22に切り替えられたときは、調光ボリューム22からの調光信号が定電圧回路12a〜12cおよび点灯制御回路18に入力される。各々の定電圧回路12a〜12cでは、その調光信号に基づき出力電圧を調整する。また、点灯制御回路18では、その調光信号に基づいて各々のドライブ回路19a〜19cを介してLED負荷11a〜11cを点灯制御する。
一方、切替回路21により外部調光信号に切り替えられたときは、外部調光信号が定電圧回路12a〜12cおよび点灯制御回路18に入力される。そして、各々の定電圧回路12a〜12cでは、その外部調光信号に基づき出力電圧を調整し、点灯制御回路18では、その外部調光信号に基づいて各々のドライブ回路19a〜19cを介してLED負荷11a〜11cを点灯制御する。外部調光信号は、例えば調光操作卓から出力される。
以上の説明では、入力回路13から入力される電源がサイリスタで位相制御した調光信号成分を含んだ電源である場合について説明したが、入力回路13から入力される電源が商用電源である場合にも同様に適用できる。この場合、切替回路21で調光ボリューム22または外部調光信号のいずれかを選択して調光制御することになる。また、第2の実施の形態に対し切替回路21を設けた場合について説明したが、第1の実施の形態に対し切替回路21を設けるようにしてもよい。
第3の実施の形態によれば、切替回路21により調光信号を切り替えることができるので、必要に応じて適切な場所から調光制御ができる。また、入力回路13から入力される電源が商用電源である場合であっても調光制御が可能となる。
図4は本発明の第4の実施の形態に係わるLED式照明装置の構成図である。この第4の実施の形態は、図2に示した第2の実施の形態に対し、定電圧回路12a〜12cの立ち上がり時にその出力電圧が設定電圧になったことを監視し、定電圧回路12a〜12cの出力電圧が設定電圧になったときに点灯制御回路18の動作を許可する監視回路23を設けたものである。図1と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
監視回路23は、LED式照明装置の立ち上がり時に定電圧回路12a〜12cの出力電圧を監視し、定電圧回路12a〜12cの出力電圧が設定電圧になったときに点灯制御回路18の動作を許可するものである。
LED式照明装置の立ち上がり時には、入力回路13から電源が入力され整流回路14で整流され、力率改善回路15が動作し平滑回路16で平滑されて定電圧回路12a〜12cに電源が供給される。この場合、定電圧回路12a〜12cの出力電圧が設定電圧になる前にLED負荷11a〜11bに負荷電流が供給されるようなことがあると、前述したように、力率改善回路15からみた負荷が重くなり、定電圧回路11a〜11cの出力電圧が設定電圧まで上昇しないだけでなく、力率改善回路15を構成するトランスのうなりや部品の信頼性の低下となる。
そこで、監視回路23は、定電圧回路12a〜12cの出力電圧が設定電圧になったときに点灯制御回路18の動作を許可する。これにより、力率改善回路15、定電圧回路12a〜12c、ドライブ回路19a〜19cの順序で動作することになり、力率改善回路15を構成するトランスのうなりや部品の信頼性の低下を防止できる。
以上の説明では、第2の実施の形態に監視回路23を設けた場合について説明したが第1の実施の形態や第3の実施の形態に監視回路23を設けるようにしてもよい。また、図5に示すように、補色用のLED負荷11b、11cを備えていないLED式照明装置に対しても適用できる。さらに、図6に示すように、補色用のLED負荷11b、11cを備えていないが切替回路21を備えているLED式照明装置にも適用できる。
第4の実施の形態によれば、定電圧回路12a〜12cの出力電圧が設定電圧になってから点灯制御回路18によりドライブ回路19a〜19cを介してLED負荷11a〜11cを調光制御するので、力率改善回路15を構成するトランスのうなりや部品の信頼性の低下を防止できる。
本発明の第1の実施の形態に係わるLED式照明装置の構成図。 本発明の第2の実施の形態に係わるLED式照明装置の構成図。 本発明の第3の実施の形態に係わるLED式照明装置の構成図。 本発明の第4の実施の形態に係わるLED式照明装置の構成図。 本発明の第4の実施の形態に係わるLED式照明装置の他の一例を示す構成図。 本発明の第4の実施の形態に係わるLED式照明装置の別の他の一例を示す構成図。
符号の説明
11…LED負荷、12…定電圧回路、13…入力回路、14…整流回路、15…力率改善回路、16…平滑回路、17…入力検出回路、18…点灯制御回路、19…ドライブ回路、20…設定器、21…切替回路、22…調光ボリューム、23…監視回路

Claims (6)

  1. 発光色が異なるLEDを点灯するための電源を入力する入力回路と;
    前記入力回路から入力される電源の力率を改善する力率改善回路と;
    発光色が異なるLEDごとに設けられ前記力率改善回路の出力からそれぞれ発光色が異なるLEDに供給する電流を個別に得るための定電圧回路と;
    前記入力回路に入力される電源に含まれた調光信号成分を識別する入力検出回路と;
    前記入力検出回路で識別された調光信号成分に基づいて発光色が異なるLEDをそれぞれ点灯制御する点灯制御回路と;
    を備えたことを特徴とするLED式照明装置。
  2. 発光色が異なるLEDごとに発光初期値を設定するための設定器を設け、前記点灯制御回路は、前記設定器に設定された発光初期値に基づいて発光色が異なるLEDを点灯制御することを特徴とする請求項1記載のLED式照明装置。
  3. 前記入力検出回路で識別された調光信号成分、外部調光信号、調光ボリュームからの調光信号を切り替えて、前記定電圧回路および点灯制御回路に調光信号を出力する切替回路を設けたことを特徴とする請求項1または2記載のLED式照明装置。
  4. 前記定電圧回路の立ち上がり時にその出力電圧が設定電圧になったことを監視し、前記定電圧回路の出力電圧が設定電圧になったときに前記点灯制御回路の動作を許可する監視回路を設けたことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一記載のLED式照明装置。
  5. LEDを点灯するための電源を入力する入力回路と;
    前記入力回路から入力される電源の力率を改善する力率改善回路と;
    LEDごとに設けられ前記力率改善回路の出力からLEDに供給する電流を得るための定電圧回路と;
    前記入力回路に入力される電源に含まれた調光信号成分を識別する入力検出回路と;
    前記入力検出回路で識別された調光信号成分に基づいて発光色が異なるLEDをそれぞれ点灯制御する点灯制御回路と;
    前記定電圧回路の立ち上がり時にその出力電圧が設定電圧になったことを監視し、前記定電圧回路の出力電圧が設定電圧になったときに前記点灯制御回路の動作を許可する監視回路と;
    を備えたことを特徴とするLED式照明装置。
  6. LEDを点灯するための電源を入力する入力回路と;
    前記入力回路から入力される電源の力率を改善する力率改善回路と;
    LEDごとに設けられ前記力率改善回路の出力からLEDに供給する電流を得るための定電圧回路と;
    前記入力回路に入力される電源に含まれた調光信号成分を識別する入力検出回路と;
    前記入力検出回路で識別された調光信号成分に基づいて発光色が異なるLEDをそれぞれ点灯制御する点灯制御回路と;
    前記入力検出回路で識別された調光信号成分、外部調光信号、調光ボリュームからの調光信号を切り替えて、前記定電圧回路および点灯制御回路に調光信号を出力する切替回路と;
    前記定電圧回路の立ち上がり時にその出力電圧が設定電圧になったことを監視し、前記定電圧回路の出力電圧が設定電圧になったときに前記点灯制御回路の動作を許可する監視回路と;
    を備えたことを特徴とするLED式照明装置。
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