JP2007005258A

JP2007005258A - 照明装置

Info

Publication number: JP2007005258A
Application number: JP2005187258A
Authority: JP
Inventors: Minoru Maehara; 稔前原
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2005-06-27
Filing date: 2005-06-27
Publication date: 2007-01-11

Abstract

【課題】
蛍光灯照明器具と同時に使用する場合にも蛍光灯照明器具に用いられる調光信号によって調光が統一できるような固体発光素子を用いた照明装置を提供する。
【解決手段】
蛍光灯照明器具の調光に用いられ、光源の調光比とオンデューティー比が逆比例の関係にある調光信号を調光手段３に備えられた反転回路３ａにより反転し、反転した該信号をスイッチング素子３ｂのスイッチングに用いることで固体発光素子１を発光させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、固体発光素子を光源とする照明装置に関する。

近年、薄型の固体発光素子として有機ＥＬ素子の研究が盛んである。有機ＥＬ素子は、有機化合物から成る薄膜の発光層を電極で挟持した構成で、電極間に電流を供給すると発光する素子である。有機ＥＬ素子は薄型かつ軽量の発光素子が構成でき、また駆動電圧が数Ｖから十数Ｖ程度と従来主流の光源である放電灯と比べて駆動電圧が低いため、点灯装置を安価に構成でき、薄型かつ軽量の照明器具への応用が期待できる。

ところで、照明装置を利用するにあたり、省電力や照明の演出性といった観点から照明装置の調光が一般に行われており、従来の有機ＥＬ素子を用いた照明装置として、特許文献１に記載されたものがある。

この従来例は、図４に示すように、交流電源ＰＳから供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータ手段２０と、コンバータ手段２０から供給される直流電流をオン／オフして有機ＥＬ素子１０に順方向の電流を間欠的に供給するスイッチング手段３０と、交流入力電源ＰＳよりも高いスイッチング周波数でスイッチング手段３０のオン／オフを切り換えさせるとともに、スイッチング手段３０のオンデューティー比を制御する制御手段４０とを備えた照明装置であって、ダイヤル等により使用者等が所望の輝度に調整可能な外部調光機構によって、所望の輝度値となるようにオンデューティー比を制御手段４０によって制御し、該オンデューティー比に応じてスイッチング手段３０をオン／オフすることで有機ＥＬ素子１０を点滅発光させている。ここでスイッチング手段３０は交流電源ＰＳよりも高い周波数でスイッチングを行うため、輝度のちらつきを防止するとともに発光寿命を向上させている。また制御手段４０においてオンデューティー比を可変的に制御することで、所望の輝度を得ることができるようになっている。
特開２００５−７８８２８号公報

ところで、上記従来例のような照明装置を調光型の蛍光灯照明器具と組合わせて使用し、該蛍光灯照明器具の蛍光灯安定器用の調光コントローラで照明装置及び蛍光灯照明器具を同時に調光する場合が考えられる。この種の調光コントローラと蛍光灯照明器具との組み合わせにおいては、調光に用いる調光信号としては、調光比（全点灯時を１００％とした明るさ）とオンデューティー比が正比例の関係にある調光信号と、調光比とオンデューティー比が逆比例の関係にある調光信号のいずれかが使用される。正比例の関係にある調光信号を使用する場合は、調光コントローラで調光比を上げた時に、照明装置と蛍光灯照明器具のいずれの照明も明るくなり問題無いが、逆比例の関係にある調光信号を使用する場合には、調光コントローラで調光比を上げた時に、蛍光灯照明器具では照明が明るくなる一方で、照明装置では照明が暗くなり照明装置と蛍光灯照明器具との調光が統一されないという問題があった。

本発明は、上記問題に鑑みて為されたもので、蛍光灯照明器具と同時に使用する場合にも蛍光灯照明器具で用いられる調光信号によって調光が統一できるような照明装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、光源となる固体発光素子と、外部からの調光信号に基づいて固体発光素子に対する直流電圧の印加を入切して光源の調光を行う調光手段とを備え、該調光信号としてオンデューティ比と光源の明るさとが逆比例の関係にあるパルス幅変調信号を用いた照明装置であって、前記調光手段は、入力される調光信号のオンデューティー比が大きくなるにつれて単位時間当たりの電圧印加時間が短くなるように固体発光素子に直流電圧を供給し、入力される調光信号のオンデューティー比が小さくなるにつれて単位時間当たりの電圧印加時間が長くなるように固体発光素子に直流電圧を供給している。

請求項２の発明は、上記目的を達成するために、前記調光手段が、ＨｉとＬｏの二値から成る調光信号を反転してスイッチング素子の制御端子に出力する反転回路と、固体発光素子と直列に接続され制御端子に入力される信号がＨｉレベルであるとオンとなり固体発光素子に直流電圧を供給しＬｏレベルであるとオフとなるスイッチング素子とを有している。

本発明によれば、調光比とオンデューティー比とが逆比例の関係にある調光信号を反転させて用いることで、蛍光灯照明器具と固体発光素子を用いた照明装置とを同時に使用しても、蛍光灯照明器具に用いられる調光コントローラの調光信号によって調光を統一することができる。

（実施形態１）
以下、本発明の第一の実施形態について図１を用いて説明する。本実施形態は、光源となる固体発光素子１と、蛍光灯照明器具の調光に用いられる調光コントローラ２からの調光信号に基づいて固体発光素子１への直流電圧の印加を入切して固体発光素子１の調光を行う調光手段３とを備えている。

固体発光素子１は、たとえば有機ＥＬ素子のように規定の方向に直流電圧が印加されることで発光するもので、ここでは直流電源から供給される直流電圧により駆動しており、調光手段３によって直流電圧の印加を入切することで単位時間当たりの発光時間を変化させることで調光している。また有機ＥＬ素子の他に、発光ダイオード等の他の固体発光素子を用いても構わない。

調光コントローラ２の前面には操作部２ａと電源スイッチ２ｂとが備えられている。操作部２ａはレバーになっており、図における上下方向にスライドさせることで調光コントローラ２に内臓された可変抵抗器の抵抗値を変更し、該抵抗値に対応した調光比に従ってパルス幅変調された調光信号を出力する。該調光信号によって、蛍光灯照明器具及び固体発光素子１を用いた照明装置それぞれの調光比を同時に調節することができる。ここで調光信号はＨｉとＬｏの二値から成るパルス幅変調信号で、該調光コントローラ２から出力される調光信号は調光比とオンデューティー比が逆比例の関係にあるため、調光つまみ２ａを前記上側方向、すなわち調光比を上げる方向にスライドさせるとオンデューティー比が小さくなり、前記下側方向、すなわち調光比を下げる方向にスライドさせるとオンデューティー比が大きくなるようになっている。電源スイッチ２ｂは、調光コントローラ２の電源である交流電源から供給される交流電力を入切するものである。

調光手段３はＨｉとＬｏの二値から成る調光信号を反転してスイッチング素子の制御端子に出力する反転回路３ａと、固体発光素子１と直列に接続されて、制御端子に入力される信号がＨｉレベルであるとオンとなり固体発光素子１に直流電圧を供給し、Ｌｏレベルであるとオフとなるスイッチング素子３ｂとで構成される。調光信号は電圧が１０Ｖ、周波数が１ｋＨｚのものが一般的であるので、スイッチング素子３ｂに低電圧でも駆動することができるＭＯＳＦＥＴを用いると調光信号によって直接駆動することが可能である。またスイッチング素子３ｂを直接駆動しない場合には、調光信号をスイッチング素子３ｂの制御信号として利用し、駆動用にバッファ回路を設ければよい。

以下、本発明の動作を説明する。固体発光素子１は直流電源と調光手段３と直列に接続されており、調光手段３のスイッチング素子３ｂのオン／オフの切り換えによって直流電圧の印加の入切を行うことで点滅発光する。スイッチング素子３ｂは調光コントローラ２から出力される調光信号を反転回路３ａによって反転させたパルス幅変調信号により駆動し、該パルス幅変調信号がＨｉの時にスイッチをオンにすることで固体発光素子１に直流電圧を供給し、Ｌｏの時にスイッチをオフにする。

たとえば図２（ｂ）に示すオンデューティー比が５０％の調光信号の場合の明るさと比較すると、同図（ａ）のように、オンデューティー比が２５％の調光信号の場合、反転回路３ａによってオンデューティー比が７５％のパルス幅変調信号に変換され、この信号によってスイッチング素子３ｂを駆動するため、単位時間当たりの電圧印加時間が長くなり固体発光素子１の明るさはオンデューティー比が５０％の場合と比較して明るくなる。同図（ｃ）のように、オンデューティー比が７５％の調光信号の場合は、反転回路３ａによってオンデューティー比が２５％のパルス幅変調信号に変換され、この信号によってスイッチング素子３ｂを駆動するため、単位時間当たりの電圧印加時間が短くなり固体発光素子１の明るさはオンデューティー比が５０％の場合と比較して暗くなる。上述のように、照明装置において調光コントローラ２から出力される調光信号を反転して使用することで、照明装置と蛍光灯照明器具の調光が統一される。

（実施形態２）
以下、本発明の第二の実施形態について図３を用いて説明する。本実施形態は、第一の実施形態と基本構成及び動作はほぼ同じであるが、図３に示すように、固体発光素子１を複数個直列に接続しており、これら固体発光素子１と直列に接続された調光手段３によって調光を行っている。また第一の実施形態では固体発光素子１の電源として直流電源を用いていたが、本実施形態では調光コントローラ２に用いられている交流電源から供給される交流電圧を、交流電圧を全波整流するダイオードブリッジ回路４ａと電解コンデンサ４ｂから成る整流回路４を通して平滑直流電圧にして、この直流電圧を用いて複数の固体発光素子１を発光させている。また、これら固体発光素子１は第一の実施形態と同様に、調光コントローラ２の調光信号を反転回路３ａによって反転させたパルス幅変調信号をスイッチング素子３ｂに入力することで発光させており、点灯状態は図２と同じである。

交流電圧を整流して得られる平滑直流電圧をＶｄ、固体発光素子１の定格時のオン電圧をＶｏとすると、固体発光素子１はＶｄ／Ｖｏを越えない最大の整数個まで原理的に接続可能である。ただし、実際には交流電源の周期のリプルが存在するために電圧が少なからず変動し、またスイッチング素子３ｂのオン電圧や損失等を考慮すると、原理的な数より１個少ない数以下で用いることが望ましい。また昇圧チョッパ回路又は降圧チョッパ回路を用いることで平滑直流電圧を調節し、任意の個数の固体発光素子１を発光させることができる。

本発明の第一の実施形態の回路構成を示す図である。パルス幅変調信号と固体発光素子の点灯状態の信号波形を示す図である。本発明の第二の実施形態の回路構成を示す図である。従来の有機ＥＬ素子を光源とした照明装置の回路構成を示す図である。

符号の説明

１固体発光素子
２調光コントローラ
２ａ調光つまみ
２ｂ電源スイッチ
３調光手段
３ａ反転回路
３ｂスイッチング素子

Claims

光源となる固体発光素子と、外部からの調光信号に基づいて固体発光素子に対する直流電圧の印加を入切して光源の調光を行う調光手段とを備え、該調光信号としてオンデューティ比と光源の明るさとが逆比例の関係にあるパルス幅変調信号を用いた照明装置であって、前記調光手段は、入力される調光信号のオンデューティー比が大きくなるにつれて単位時間当たりの電圧印加時間が短くなるように固体発光素子に直流電圧を供給し、入力される調光信号のオンデューティー比が小さくなるにつれて単位時間当たりの電圧印加時間が長くなるように固体発光素子に直流電圧を供給することを特徴とする照明装置。
前記調光手段は、ＨｉとＬｏの二値から成る調光信号を反転してスイッチング素子の制御端子に出力する反転回路と、固体発光素子と直列に接続され制御端子に入力される信号がＨｉレベルであるとオンとなり固体発光素子に直流電圧を供給しＬｏレベルであるとオフとなるスイッチング素子とを有することを特徴とする請求項１記載の照明装置。