JP4943891B2 - Light control device and lighting fixture using the same - Google Patents
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Description
本発明は、LEDを調光する調光装置とそれを用いた照明器具に関する。 The present invention relates to a dimming device that dims an LED and a lighting fixture using the same.
従来から照明光を得る光源として、複数のLEDを混色することによって白色を作る技術は、例えば赤・緑・青を混ぜたり、黄色蛍光体に青色を混ぜることで行われてきた。このLEDの明るさ制御には、主に電流の時間的なデューティを制御するPWM(Pulse Width Modulation)制御が用いられている。しかし、LEDは輝度が高く、応答時間が従来のランプに比べて短いため、PWM制御のような時分割の制御を行った場合、PWM信号のデューティがある程度以下に低下すると点滅又はちらついているように見えることがあった。このちらつきを無くするためには、制御可能な分解能(最小調整幅)を上げて、よりきめ細かな制御を行う必要がある。しかし、この分解能は、PWM信号のデューティにより定められるので、分解能を上げようとすると、周波数の高いPWM制御を必要とし、このために、LED駆動用の半導体スイッチング素子を含む部品を高性能にする必要があり、コストアップになっていた。また、PWM信号の周波数を上げると、最大デューティ幅の絶対値が狭くなるため、LED電流全体の調整可能範囲が狭くなるという問題があった。 Conventionally, as a light source for obtaining illumination light, a technique for producing a white color by mixing a plurality of LEDs has been performed by, for example, mixing red, green, and blue, or mixing blue with a yellow phosphor. For the brightness control of the LED, PWM (Pulse Width Modulation) control that mainly controls the temporal duty of current is used. However, since LEDs have high brightness and response time is shorter than that of conventional lamps, when time-division control such as PWM control is performed, the LED signal may blink or flicker when the duty of the PWM signal drops below a certain level. It seemed to be. In order to eliminate this flicker, it is necessary to increase the controllable resolution (minimum adjustment width) and perform finer control. However, since this resolution is determined by the duty of the PWM signal, an attempt to increase the resolution requires PWM control with a high frequency. For this reason, a component including a semiconductor switching element for driving an LED has high performance. It was necessary and the cost was increased. Further, when the frequency of the PWM signal is increased, the absolute value of the maximum duty width is narrowed, so that the adjustable range of the entire LED current is narrowed.
ところで、特許文献1に示されるように、調光器からの出力をLEDで点灯させるための点灯回路を備える照明装置であって、点灯回路は、入出力側にそれぞれスイッチ素子とLEDを有する出力トランスと、調光器の出力値と所定値との大小を検出する検出回路と、この検出回路により調光器の出力値が所定値よりも低いと検出されると、スイッチ素子の動作を制御して、出力トランスの出力を停止又は低下させる制御回路とを備えた照明装置が知られている。しかし、この装置は、位相制御をベースとしてPWM制御させており、50Hz乃至60Hz程度の周波数でPWM制御させているために調光下限になるとちらつきが目立つようになる。そのため、調光器の出力が所定値以下になるとちらつきを防止するためにLEDの出力を停止するので、調光範囲が狭くなり調整機能が損なわれていた。
By the way, as shown in
また、特許文献2に示されるように、照明用光源を定電流で駆動する定電流回路と、この定電流回路の定電流値を切替える定電流切替回路と、照明光源をPWM信号のデューティに応じて制御するPWM駆動回路を備えた照明調光装置が知られている。しかし、この装置は、定電流回路の電流値を数段階切り換えることにより、同じPWM制御で電流値の違いによる明るさの変化を持たせて調整幅を広くしているが、電流値が小さい場合においても基本的にPWM制御を行うために、デューティが所定値以下になるとちらつきを生じていた。
Further, as disclosed in
また、特許文献3に示されるように、入力回路に入力される電源に含まれる調光信号の調光比を判定し、調光比が所定値より高い時はPWM制御を行い、所定値より低い時は波高値制御を行うことにより所定値以下に調整幅を広げるLED式照明装置が知られている。しかしながら、この装置は、調光比が所定値以下において、この調光比のPWM信号によるPWM制御に、波高値制御を加えて制御するため、残存するPWM制御の影響により、ちらつきが見える場合があった。
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、PWM制御とアナログ制御を組み合わせてLEDの出力を制御する調光装置において、ちらつきを生じることなく調光範囲を広げることができる安価な調光装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problem, and in a dimming device that controls the output of an LED by combining PWM control and analog control, the dimming range can be expanded without causing flickering. An object is to provide an inexpensive dimmer.
上記目的を達成するために請求項1の発明は、PWM制御とアナログ制御を組み合わせてLEDの出力を制御する調光装置において、前記LEDの出力制御用の調光信号を発生する調光部と、前記調光部からの調光信号に基いてPWM制御信号及びアナログ制御信号を発生する制御信号発生部と、前記制御信号発生部からのPWM制御信号及びアナログ制御信号に基いて前記LEDに流れる電流を制御するLED制御部と、を備え、前記LED制御部は、前記PWM制御信号を基いてLED電流をPWM制御するPWM信号生成部と、前記アナログ制御信号に対応した直流制御電圧を生成するアナログ信号生成部と、前記アナログ信号生成部からの直流制御電圧によりLED電流を直流制御する定電流回路と、を有し、前記LEDとPWM信号生成部と定電流回路とは、直列に接続され、前記制御信号発生部は、前記アナログ制御信号の上限及び下限の基準値を記憶し、前記調光信号によりLEDの光度を増加又は減少させるとき、前記PWM制御信号のデューティ値が一定のときは、前記アナログ制御信号を前記下限又は上限の基準値から増加または減少させて前記LED制御部による前記LEDに流れるアナログ電流を制御し、前記デューティ値が切り替わったときは、前記アナログ制御信号を前記上限又は下限の基準値に戻すように制御し、前記LEDの出力値が所定値以下になったときに、前記LEDの出力の制御をアナログ制御のみに切替えるものである。 In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention provides a dimming device that controls the output of an LED by combining PWM control and analog control, and a dimming unit that generates a dimming signal for controlling the output of the LED. A control signal generation unit that generates a PWM control signal and an analog control signal based on a dimming signal from the dimming unit, and a current that flows to the LED based on the PWM control signal and the analog control signal from the control signal generation unit An LED control unit that controls current, and the LED control unit generates a DC control voltage corresponding to the analog control signal, and a PWM signal generation unit that PWM-controls the LED current based on the PWM control signal. An analog signal generation unit, and a constant current circuit for direct current control of the LED current by a direct current control voltage from the analog signal generation unit, the LED and PWM signal A generation unit and the constant current circuit is connected in series, the pre-SL control signal generating unit, the stored upper and lower limits of the standard values of the analog control signal, increasing or decreasing the LED luminous intensity by the light control signal when is, when the duty value before Symbol PW M control signal is constant, controlling the analog current flowing said analog control signal increasing or decreasing the reference value of the lower or upper limit to the LED by the LED control unit When the duty value is switched, the analog control signal is controlled to return to the upper or lower reference value, and when the LED output value becomes a predetermined value or less, the output of the LED is controlled. The control is switched to analog control only .
請求項2の発明は、請求項1に記載の調光装置を備えたものである。
The invention of
請求項1の発明によれば、PWM信号のデューティ間で階段的に制御されるLEDの電流の不連続変化をアナログ電流で補完して制御することができ、調光の分解能を高める(最小調整幅を狭くする)ことができるので、より細かい高性能な調光制御が可能となる。これにより、LEDにちらつきなどの現象が発生しない滑らかな調光制御を行うことができる。また、デューティの周波数が同じ場合には、調光の分解能をより細かくすることができ、PWM信号の周波数を高くしなくても、ちらつきの発生を抑制できるため、LED駆動用に周波数性能の低い半導体素子や電気部品を利用することができるので調光装置を低廉化できる。さらに、PWM信号の周波数を低くできることにより、PWM信号の周期を大きくできるので、PWM信号による制御幅が大きくなり、調光範囲を広げることができる。また、LEDの出力値が所定値以下になった場合において、PWM制御を行わずアナログ制御のみで制御できるので、所定値を、例えば調光下限のデューティに設定することにより、調光下限付近においても、ちらつきを生じることなく調光することができる。 According to the first aspect of the present invention, the discontinuous change of the LED current controlled stepwise between the duty of the PWM signal can be complemented and controlled by the analog current, and the dimming resolution is increased (minimum adjustment). The width can be narrowed), so finer high-performance light control can be performed. Thereby, smooth dimming control in which a phenomenon such as flickering does not occur can be performed. In addition, when the duty frequency is the same, the dimming resolution can be made finer and the occurrence of flicker can be suppressed without increasing the frequency of the PWM signal, so the frequency performance is low for LED driving. Since semiconductor elements and electrical components can be used, the light control device can be made inexpensive. Furthermore, since the frequency of the PWM signal can be lowered, the period of the PWM signal can be increased, so that the control width by the PWM signal is increased and the dimming range can be expanded. Further, when the output value of the LED becomes equal to or lower than the predetermined value, it can be controlled only by analog control without performing the PWM control. Therefore, by setting the predetermined value to, for example, the duty of the dimming lower limit, near the dimming lower limit The light can be dimmed without causing flicker.
請求項2の発明によれば、PWM信号のデューティの周波数を大きくすることなく、調光の分解能を上げることができる調光装置を用いて構成できるので、調光範囲の広い、ちらつきの少ない点灯制御を実現する照明装置を低廉化に提供することができる。 According to the second aspect of the present invention, since it can be configured by using a dimming device capable of increasing the dimming resolution without increasing the duty frequency of the PWM signal, the lighting with a wide dimming range and less flickering is possible. A lighting device that realizes control can be provided at low cost.
以下、本発明の一実施形態に係る調光装置について、図面を参照して説明する。図1は、本実施形態の調光装置のブロック構成を示す。調光装置は、図1に示すように、LED1、調光器2、制御信号発生部3、PWM制御部4、アナログ制御部5、LED制御部6、及び駆動電源回路7を備えている。また、LED制御部6は、PWM信号生成部8、アナログ信号生成部9及び定電流回路10を有している。
Hereinafter, a light control device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a block configuration of the light control device of this embodiment. As shown in FIG. 1, the dimmer device includes an
この調光装置は、調光器2からの調光信号Kに基いて制御信号発生部3でPWM制御信号及びアナログ制御信号を発生し、この制御信号発生部3からのPWM制御信号とアナログ制御信号によりPWM制御部4、アナログ制御部5をそれぞれ制御し、さらにPWM制御部4、アナログ制御部5がLED制御部6を制御して、LED1に流れる電流をPWM制御とアナログ制御を組み合わせて制御するものである。
In this dimming device, a
LED1は、複数の発光ダイオードD1、D2、D3・・からなる照明用光源である。このLED1には、電池等の直流安定電源Eから電源が供給され、駆動電源回路7は、この直流安定電源Eで駆動されて電源電圧Vccを生成し、この電源電圧Vccを他の回路部に供給する。
The
調光器2は、ユーザによる調光レベルの指示に応じて、図2(a)に示すように、調光信号K(K0〜K5)を出力し、制御信号発生部3に伝達する。調光信号Kは、PWM信号のパルスのオン時間の比率(以下、デューティという)で表し、ここでは、例えば、K0をデューティ80(%)、K+5をデューティ85(%)として、K0〜K5間をそれぞれ1%単位幅を最小調整幅とするように、調光の分解能を細かく設定している。この調光においては、調光器2は、調光レベルが大きいときは、調光信号Kのデューティを大きくし、調光レベルが小さいときは、デューティを小さくする調光信号用のPWM信号を出力する。
The
制御信号発生部3は、CPU(不図示)で形成され、調光器2からの調光信号Kを基に、調光レベルに合わせてLED1の出力をPWM制御するためのPWM信号P(PWM制御信号)と、LED1の出力をアナログ制御するためのアナログ制御信号A(アナログ制御信号)の各制御信号を発生する。
The
このPWM信号Pは、調光信号Kに基いて形成され、調光信号Kより最小調整幅を大きくしたパルス信号から成るデューティN(N0、N+1、N+3…)で表されるPWM信号である。ここでは、隣接するデューティ間、例えばデューティN0と次のデューティN+1の間隔をPWM信号Pの最小調整幅としている。また、制御信号発生部3は、調光信号Kを基に、調光信号Kに対応するデューティNを予め設定している。表1に、調光信号Kと、PWM信号PのデューティNと、アナログ制御信号Aとの関係を示す。ここでは、調光信号K0に対応するデューティをN0、調光信号K5に対応するデューティをN+1と設定している。また、デューティNと調光信号Kとの関係は、調光信号K0(例えば、デューティ80%)に対して同じデューティ80%とするデューティN0を対応させ、調光信号K5(例えば、デューティ85%)に対してデューティ85%のデューティN+1を対応させている。また、調光信号K0〜K5は、デューティN0とデューティN+1間を5等分するデューティ位置に対応されている。また、制御信号発生部3は、この5等分する調光信号K0〜K5に対応して直流信号のアナログ制御信号A0〜A5を生成する。ここで、デューティN+1におけるアナログ制御信号A5は、調光信号KがK+5になったとき、デューティNにおけるアナログ制御信号A0と同じ値となるように設定されている。このように形成されたPWM信号Pとアナログ制御信号Aは、それぞれPWM制御部4とアナログ制御部5に出力され、それら各制御部を制御する。
The PWM signal P is a PWM signal that is formed based on the dimming signal K and is represented by a duty N (N 0 , N + 1, N + 3...) That is a pulse signal having a minimum adjustment width larger than that of the dimming signal K. . Here, the minimum adjustment width of the PWM signal P is set between adjacent duties, for example, the interval between the duty N 0 and the next duty N + 1. Further, the
PWM制御部4は、図3に示すように、LSI41で形成され、このLSI41に入力された制御信号発生部3からのPWM信号P(デューティN)を基に、LED制御部6を制御するためのPWM信号Qを出力し、LED制御部3のPWM信号生成部8に入力される。ここでは、このPWM信号Qのデューティは、PWM信号PのデューティNと略同じである。
アナログ制御部5は、制御信号発生部3からのアナログ制御信号Aを基に、LED制御部6をアナログ制御するためのアナログ制御信号Bを出力する。このアナログ制御信号Bは、アナログ制御信号Aの各A0〜A5に比例する直流電圧信号であり、LED制御部6のアナログ信号生成部9に入力される。
The
LED制御部6において、PWM信号生成部8は、図3に示すように、LED1と接地(又は、電圧源)間に接続されるスイッチング半導体素子(FET)Tr1から成る。このPWM信号生成部8は、PWM制御部4からのPWM信号QによりLED1が電流制御される期間、PWM信号Qのデューティに応じてTr1をオン、オフしてLED1の出力電流IをPWM制御する。
In the
また、LED制御部6におけるアナログ信号生成部9は、アナログ制御部5からのアナログ制御信号Bが接続され、このアナログ制御信号Bに対応した直流制御電圧を生成する。定電流回路10は、アナログ信号生成部9から出力された直流制御電圧により制御されて、LED1に流れる電流をアナログ制御する。
Further, the analog signal generation unit 9 in the
上記構成による本実施形態の調光制御を図4(a)〜(d)、及び図5を参照して説明する。図4は、この調光制御の概要を示すものであり、図4(a)はPWM制御部4によりデューティNでPWM制御されたLED1の概略光度変化を、図4(b)は、図4(a)のA部の拡大を、図4(c)は、アナログ制御部5のLED1のアナログ電流制御による光度変化をそれぞれ示し、図4(d)は、PWM制御部4によるPWM制御の光度変化をアナログ制御部5のアナログ制御で補完した状態を示す。
The dimming control of the present embodiment having the above configuration will be described with reference to FIGS. 4 (a) to 4 (d) and FIG. FIG. 4 shows an outline of the dimming control. FIG. 4A shows the change in the approximate luminous intensity of the
この調光制御について、図5を参照してさらに詳細に説明する。ここでは、図5(a)に示すように、調光器2より調光信号K0から調光信号K+5までの5段階のデューティの異なる調光信号Kが伝送されてくる。これらの調光信号K0〜K+5は、隣接する調光信号K間のデューティ差を同じにしている。制御信号発生部3は、図5(b)に示すように、これらの調光信号K0からK+5に対応してA0からA+5までの5段階のアナログ制御信号Aを発生する。ここで、アナログ制御信号Aは、A0からA+5間で、調光信号K0〜K+5に対応して略等分に5分割され、アナログ制御部5を制御する。また、図5(c)に示すように、調光信号KにおけるK0、K+5は、PWM信号PにおけるデューティN0、N+1に対応し、これらのデューティN0、N+1に対応して、LED1の光度Lはそれぞれ光度L0、光度L+1となる。
This light control will be described in more detail with reference to FIG. Here, as shown in FIG. 5 (a), 5 out of different dimming signal K duty to dimmer 2 from the dimming signal K 0 dimming signal K + 5 is transmitted thereto. These dimming signals K 0 to K + 5 have the same duty difference between the adjacent dimming signals K. Control
制御信号発生部3(図1参照)は、予めアナログ制御信号Aに基きアナログ制御部5でLED1の光度を調整するための、アナログ制御部5の調整値(ここでは、アナログ制御部5を制御するアナログ制御信号A)の上限値Aa(ここでは、A+5に相当)と下限値Ab(ここでは、A0に相当)を記憶する。これらの上限値Aaと下限値Abに連動して、LED1に流れるアナログ電流は、上限値Ia、と下限値Ibを持ち、さらに、このアナログ電流変化によるLED1の光度変化は、上限値Laと下限値Lbを持つことになる。ただし、制御信号発生部3は、後述のように、調光信号Kのレベルが上がっていく場合には、上限値Aaは、調光信号K+5が検出されると下限値Abに戻し、これに対応して、上限値Ia、上限値Laは、下限値Ib、下限値Lbに戻る。また、調光信号Kのレベルが下がっていく場合には、これらと逆の動作をする。
The control signal generation unit 3 (see FIG. 1) controls the adjustment value of the analog control unit 5 (here, the
また、図5(b)では、横軸をアナログ制御信号Aに対して、縦軸は、アナログ制御信号Aで変化するアナログ電流Iと光度Lの両方を示し、アナログ電流をIa、Ibの変化と共に、光度Lは下限値Lbから上限値Laへ変化することを示している。ここでは、アナログ制御信号Aの基準値Aa、Abは、表1のA0とA+5に対応し、基準値Aa、Ab間(A0、A+5間)の差ΔAは、アナログ制御信号Aの調整幅となる。このアナログ制御信号Aの調整幅ΔAに対応する、LED1のアナログ電流Ia、Ib間の電流変化をΔI、光度変化をΔLとし、電流変化ΔI及び光度変化ΔLは、アナログ制御によって調整されるそれぞれの調整幅となる。また、これらの調整幅は、調光信号K0〜K+5に対応するアナログ制御信号AのA0〜A5により5等分されて、調整の間隔は、5段階で行われる。また、これらの調整幅は、デューティN間で全て同じとするが、各デューティにより個別に設定することも可能である。例えば、PWM信号Pのデューティが大きい場合は、調整幅ΔI又はΔLを大きくし、デューティが小さい場合は、調整幅ΔLを小さくすることも可能である。
In FIG. 5B, the horizontal axis represents the analog control signal A, and the vertical axis represents both the analog current I and the light intensity L that change in accordance with the analog control signal A, and the analog current changes in Ia and Ib. In addition, the light intensity L changes from the lower limit value Lb to the upper limit value La. Here, the reference values Aa and Ab of the analog control signal A correspond to A 0 and A + 5 in Table 1, and the difference ΔA between the reference values Aa and Ab (between A 0 and A + 5) is the adjustment of the analog control signal A. It becomes width. The current change between the analog currents Ia and Ib of the
上記各基準値を設定した状態において、制御信号発生部3は、調光器2から調光信号K0〜K+5が送られてくると、予め設定した5つのデューティ毎のパーセンテージ、例えば、K0(80%)、K+5(85%)を検出したときは、デューティがN0、N+1となるPWM信号Pを発生する。
Under the set conditions of the respective reference value, the control
ここで、LED1の光度を増加させるとき、例えば、K0(80%)の状態において、K+1(81%)を検出したときを考える。制御信号発生部3は、K0(80%)の状態で、すでに、デューティN0のPWM信号Pを形成し、このPWM信号Pに基いてPWM制御部4及びLED制御部6を制御し、デューティN0でLED1の電流をPWM制御している。制御信号発生部3は、調光信号K+1(81%)を検出すると、この調光信号K+1にしたがって、LED1の光度をK0(80%)からK+1(81%)のまで増加させる。このため、制御信号発生部3は、調光信号K+1(81%)のデューティ81%を検出すると、表1のアナログ制御信号A+Iに基いて、アナログ制御信号Aのレベルを上限の基準値Aaに向けて増加し、アナログ制御部5を制御してLED1のアナログ電流を増加しLED1の光度を増加する。
Here, when the luminous intensity of the
さらに、調光信号KがK+2、K+3、K+4とデューティが増えるにしたがって、アナログ制御部5へのアナログ制御信号Aのレベルを基準値Aaに向けて上げ、LED1のアナログ電流を増加させていく。そして、調光信号KがK+5となり、アナログ制御信号Aのレベルが上限の基準値Aa(A=A+5)に達すると、制御信号発生部3は、PWM制御を行うPWM信号Pのデューティを増加してN+1に移行させ、アナログ制御信号Aのレベルを下限の基準値Abにレベルを戻す。これにより、LED1に流れるアナログ電流Iも、電流値Ibに戻る。すなわち、表1に示すように、アナログ制御を調光信号KをK0からK4まで増加させて、K5になると、PWM信号PのデューティをN0からN+1に増加させると共に、アナログ制御信号Aを上限の基準値Aaから下限の基準値Abに戻し、再び、次の調光信号Kに対応してアナログ制御を行う。
Further, as the duty of the dimming signal K increases to K + 2, K + 3, K + 4, the level of the analog control signal A to the
次に、LED1の光度を減少させるときは、上記と同様に、制御信号発生部3は、例えば、調光信号KがK+5で、PWM信号PのデューティがN+1状態のときに、調光器2からの調光信号KがK+5からK+4になった場合は、制御信号発生部3は、LED1の光度を減少すると判断し、K+4に対応するアナログ制御信号A+4を発生し、アナログ制御信号Aのレベルを下限の基準値Abに向けて減少させ、これにより、アナログ制御部5でLED1のアナログ電流を減少してLED1の光度を低下させる。そして、調光信号KがK0になると、PWM信号PのデューティをN+1からNに下げ、アナログ制御信号Aを下限の基準値Abから上限の基準値Aaに移行させ、以降、同様の動作を繰り返す。
Next, when the luminous intensity of the
このように、本調光装置による調光制御は、調光信号Kが増加又は減少するときに、PWM信号PのデューティNが変らないで一定であるときは、調光信号Kのデューティの増加又は減少の割合に比例して、アナログ制御信号Aの上限の基準値Aa又は下限の基準値Abからアナログ電流を順次増加又は減少させ、デューティNが替わったときに、各基準値を元の状態に戻すようにさせる。これにより、デューティN間の電流のデジタル的な変化をアナログ的にして不連続を抑えることができる。 As described above, the dimming control by the dimming device increases the duty of the dimming signal K when the duty N of the PWM signal P remains constant when the dimming signal K increases or decreases. Or, in proportion to the rate of decrease, the analog current is sequentially increased or decreased from the upper reference value Aa or the lower reference value Ab of the analog control signal A, and when the duty N is changed, each reference value is restored to the original state. Let me return to Thereby, the digital change of the current between the duty N can be made analog to suppress discontinuity.
上述のように第1の実施形態の調光装置によれば、PWM信号Pのデューティ間で階段的に制御されるLED1の電流の不連続的変化をアナログ電流で補完して制御することができるので、調光の分解能(最小調整幅)を高くすることができ、より細かい高性能な調光制御が可能となる。これにより、LEDにちらつきなどの現象が発生しない滑らかな調光制御を行うことができる。また、デューティの周波数が同じ場合には、調光の分解能をより細かくすることができ、PWM信号の周波数を高くしなくても、ちらつきの発生を抑制できるので、LED駆動用に周波数性能の低い半導体素子や電気部品を利用することができるので低廉化できる。さらに、PWM信号の周波数を低くできることにより、PWM信号の周期を大きくできるので、PWM信号による制御幅が大きくなり、調光範囲を広げることができる。
As described above, according to the light control device of the first embodiment, the discontinuous change in the current of the
次に、本発明の第2の実施形態に係る調光装置について図6、図7(a)、(b)を参照して説明する。本実施形態の構成は、前記実施形態と基本的に同様であり、LED制御部の出力の一部を制御信号発生部にフィードバックし、調光器が調光信号で設定するLED電流の目標出力値と、動作状態のLEDのLED出力値を比較し、その比較結果に基き、アナログ制御部でLED電流を制御し、LED出力値を目標設定値に合うように制御する点が、前記第1の実施形態と異なり、他は同様である。 Next, a dimming device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6, 7A and 7B. The configuration of this embodiment is basically the same as that of the above embodiment, and a part of the output of the LED control unit is fed back to the control signal generation unit, and the target output of the LED current set by the dimmer with the dimming signal The value is compared with the LED output value of the LED in the operating state, and based on the comparison result, the LED current is controlled by the analog control unit, and the LED output value is controlled to match the target set value. Unlike the first embodiment, the others are the same.
図6に、本実施形態の調光装置の回路構成ブロックを示す。LED制御部6の出力の一部である検出出力値Zは、制御信号発生部3にフィードバックされ、調光信号Kに対応するLED1のPWM信号と比較される。この検出出力値Zは、LED制御部6内のLED1のLED出力値に比例した出力信号であり、目標出力値Yと比較し易いように、予め、その値は正規化等で調整される。
FIG. 6 shows a circuit configuration block of the light control device of this embodiment. A detection output value Z, which is a part of the output of the
表2は、予め設定された調光信号K(K0、K1、K2)に対応するLED出力の目標出力値Y(Y0、Y1、Y2)の関係を示し、表3は、PWM信号のデューティNN(0、N+1、N+2)とこれらのデュ−ティに対応するLED出力値X(X0、X1、X2)の関係を示す。 Table 2 shows the relationship of LED output target output values Y (Y 0 , Y1, Y2) corresponding to preset dimming signals K (K 0 , K1, K2), and Table 3 shows the PWM signal It shows the relationship between the LED output value X (X 0, X1, X2 ) corresponding to the tee - duty NN (0, N + 1, N + 2) and these du.
制御信号発生部3は、予め、表2に示す調光信号KにおけるLED出力の目標出力値と、表3に示すPWM制御部4によるPWM信号PのデューティNに対応するLED1のLED出力値をそれぞれ記憶しておく。このLED出力値はLED制御部6からLED1への出力特性であり、具体的には、出力電圧、出力電力を示す。
The control
上記構成において、制御信号発生部3は、先ず、調光信号K(ここでは、K0、K+1、K+2)に対応した目標出力値Y(Y0、Y+1、Y+2)を、PWM信号PのデューティN(N0、N+1、N+2)に対応したLED出力値X(X0、X1、X2)と比較し、PWM制御のデューティN(N0、N+1、N+2)を設定する。
In the above configuration, the control
図7(a)、(b)に示すように、調光において光度を増加させる場合(例えば、調光信号Kのデューティの大きさが増えた場合)、調光器2からの調光信号KがK0の場合には、表2より目標出力値がY0となるので、目標出力値のY0とLED出力値Xを比較する。ここで、X0<Y0<X1の場合は、PWM信号のデューティNをデューティN0(出力値X1相当信号)とする。次に、制御信号発生部3でLED制御部6からの検出出力値Zと目標出力値Y0を比較し、LED出力値Y0と検出出力値Zの差を基に、アナログ制御部5を制御して電流調整する。そして、制御信号発生部3は、検出出力値Zが目標出力値Y0との差ΔXa分だけLED出力値X0から増加するように制御し、検出出力値Zが目標出力値Y0に近づくようにLED制御部6を制御する。
As shown in FIGS. 7A and 7B, when the light intensity is increased in dimming (for example, when the duty of the dimming signal K is increased), the dimming signal K from the
次に、調光で光度を減少させる場合は、上記と同様に、例えば、調光信号KをK0として、目標出力値Y0の値がX0<Y0<X1の場合、PWM制御のデューティをN+1(LED出力値X1相当信号)とする。制御信号発生部3は、LED制御部3からの検出出力値Zと調光信号K0に対応する目標出力値Y0との比較を行い、アナログ制御の電流調整により、LED出力値X1から目標出力値Y0と検出出力値Zの差ΔXb分だけ減少するように制御し、検出出力値Zが目標出力値Y1になるようにアナログ制御部5を制御する。
Next, when dimming the light intensity by dimming, for example, when the dimming signal K is K 0 and the target output value Y 0 is X 0 <Y 0 <X 1 , The duty is N + 1 (LED output value X1 equivalent signal). Control
このように、第2の実施形態によれば、制御信号発生部3が、LED制御部6からの検出出力値Zと目標出力値Yとの比較を行い、アナログ制御の電流調整により、LED出力値XをX0又はX1から増加又は減少するように制御し、検出出力値Zを調光したい目標出力値Y1になるようにアナログ制御部5を制御することができる。これによりPWM制御のデューティNを細かくして調整精度を上げることなく調整でき、目標出力値Yと検出出力値Zとを比較することにより、実際のLED出力値の測定結果に基づいて細かい制御ができるので、調光の設定目標に近い制御が可能となる。
As described above, according to the second embodiment, the
次に、本発明の第3の実施形態に係る調光装置について説明する。本実施形態の構成は、前記第1の実施形態と基本的に同様であるので図面は省略する。本実施形態の調光装置は、制御信号発生部において、LEDの出力値が所定値以下になったときに、LEDの出力の制御をアナログ制御のみに切替えるものである。 Next, a light control device according to a third embodiment of the present invention will be described. Since the configuration of the present embodiment is basically the same as that of the first embodiment, the drawings are omitted. In the light control device of the present embodiment, the control signal generator switches the control of the LED output to only the analog control when the LED output value becomes a predetermined value or less.
制御信号発生部3(図1参照)は、PWM信号のデューティNが設定されたデューティNr以下になると、PWM制御部4に加えるPWM信号Pのデューティを100%とし、PWM制御をなくし、アナログ制御部5によるアナログ制御のみでLED制御部6を制御する。ここで、設定されたデューティNrとは、LED1のちらつきを感じるデューティより大きいデューティ値とする。例えば、LED1のちらつくデューティをαとすると、デューティNrは、α+1とする。
When the duty N of the PWM signal falls below the set duty Nr, the control signal generator 3 (see FIG. 1) sets the duty of the PWM signal P applied to the
上記制御信号発生部3は、デューティNrのときに、アナログ制御部5によりLED1を制御するアナログ制御値(Vr)と、調光の光度が最小値となるデューティ値Nminと、そのときのアナログ制御値(Vmin)を予め記憶しておく。そして、アナログ制御値Vrとアナログ制御値Vminの差Vr―Vminを、デューティNrとデューティ値Nminのデューティ差(Nr−Nmin)で分割し、この分割で得られたデューティ毎のアナログ制御値を予め記憶しておく。例えば、デューティNrを20%、デューティ値Nminを10%とすると、Vr―Vminを10等分し、デューティNr以下のデューティ値に対応するアナログ制御値を全て記憶しておく。
The control
このように設定した状態において、制御信号発生部3は、デューティNr以下の調光信号Kが入力されると、この調光信号Kのデューティに対応するアナログ制御値を呼び出し、このアナログ制御値をアナログ制御信号としてアナログ制御部5を制御し、LED1の電流を制御することができる。また、デューティ値Nminは、LED1の照明が消える寸前の状態を示し、必ずしもデューティ値、又はアナログ制御値Vminがゼロになるとは限らない。また、デューティを100%とする方法は、PWM制御部4を100%デューティで制御する場合と、PWM制御部4をオフにして行う場合のいずれもが可能である。なお、周囲温度が低温の場合は、LED1の順電圧が高くなるため、PWM信号の振幅を下げて調整するとLED1が点灯しないことがあるので、LED1をアナログ制御する場合は、デューティ100%で電圧を一定とした状態でLED1の電流の調整を行う。
In the state set in this way, when a dimming signal K having a duty Nr or less is input, the
上述のように、第3の実施形態の調光装置によれば、所定のデューティNrをちらつきが生じ始める手前のデューティとすることにより、調光信号のデューティがデューティNr未満において、PWM制御部4を略100%でPWM制御すると共に、LED1の電流を、調光信号のデューティに比例してアナログ制御することができる。これにより、LED1を暗くする調光下限付近において、PWM信号のデューティが小さくなった場合においても、調光の諧調を保ったまま、LEDのちらつきなどの現象が発生しないように調光することができる。また、PWM制御部4を制御するPWM信号のデューティが100%でなくても同様の効果が得られる。
As described above, according to the dimming device of the third embodiment, the predetermined duty Nr is set to a duty just before the flicker starts to occur, so that when the duty of the dimming signal is less than the duty Nr, the
なお、本発明は、上記各実施形態の構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、上述の第1の実施形態では、アナログ制御信号の基準値を上限側と下限側に設けて制御したが、基準値を上限側と下限側の中間に設け、この中間値を基準値として上下に対称に制御することにより、制御振幅幅を半分で行うことが可能である。 The present invention is not limited to the configuration of each of the above embodiments, and various modifications can be made. For example, in the above-described first embodiment, the reference value of the analog control signal is provided and controlled on the upper limit side and the lower limit side, but the reference value is provided between the upper limit side and the lower limit side, and this intermediate value is used as the reference value. By controlling symmetrically up and down, the control amplitude width can be reduced by half.
1 LED
2 調光部
3 制御信号発生部
4 LED制御部
1 LED
2
Claims (2)
前記LEDの出力制御用の調光信号を発生する調光部と、
前記調光部からの調光信号に基いてPWM制御信号及びアナログ制御信号を発生する制御信号発生部と、
前記制御信号発生部からのPWM制御信号及びアナログ制御信号に基いて前記LEDに流れる電流を制御するLED制御部と、を備え、
前記LED制御部は、前記PWM制御信号を基いてLED電流をPWM制御するPWM信号生成部と、前記アナログ制御信号に対応した直流制御電圧を生成するアナログ信号生成部と、前記アナログ信号生成部からの直流制御電圧によりLED電流を直流制御する定電流回路と、を有し、
前記LEDとPWM信号生成部と定電流回路とは、直列に接続され、
前記制御信号発生部は、前記アナログ制御信号の上限及び下限の基準値を記憶し、前記調光信号によりLEDの光度を増加又は減少させるとき、前記PWM制御信号のデューティ値が一定のときは、前記アナログ制御信号を前記下限又は上限の基準値から増加または減少させて前記LED制御部による前記LEDに流れるアナログ電流を制御し、前記デューティ値が切り替わったときは、前記アナログ制御信号を前記上限又は下限の基準値に戻すように制御し、前記LEDの出力値が所定値以下になったときに、前記LEDの出力の制御をアナログ制御のみに切替えることを特徴とする調光装置。 In the dimming device that controls the output of the LED by combining PWM control and analog control,
A dimming unit for generating a dimming signal for output control of the LED;
A control signal generator for generating a PWM control signal and an analog control signal based on a dimming signal from the dimming unit;
An LED control unit that controls a current flowing through the LED based on a PWM control signal and an analog control signal from the control signal generation unit, and
The LED control unit includes a PWM signal generation unit that PWM-controls an LED current based on the PWM control signal, an analog signal generation unit that generates a DC control voltage corresponding to the analog control signal, and the analog signal generation unit. A constant current circuit for direct current control of the LED current with a direct current control voltage of
The LED, the PWM signal generator, and the constant current circuit are connected in series,
Before SL control signal generating unit, the stored upper and lower limits of the standard values of the analog control signal, when the increase or decrease the luminosity of the LED by the light control signal, the duty value before Symbol PW M control signals When it is constant, the analog control signal is increased or decreased from the lower limit or upper limit reference value to control the analog current flowing in the LED by the LED control unit, and when the duty value is switched, the analog control signal The dimming is characterized in that the signal is controlled to return to the upper limit or lower limit reference value, and when the LED output value becomes a predetermined value or less, the LED output control is switched to analog control only. apparatus.
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