JP7172770B2 - 点灯装置および照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、点灯装置および照明装置に関する。

特許文献１には、調光データを略定期的に送信してくる調光卓からの調光信号を受信して調光制御する調光器が開示されている。調光器は、つぎの調光データ受信までの時間を自ら計測する。また、調光器は調光データ受信以降の調光回数と調光値とを決定する。調光器は、つぎの調光データ受信までの時間内で、決定した目標の調光値に段階的に調光を行う。

特許第５００８４６３号公報

特許文献１では、段階的に調光を行うフェード時間が、略定期的に送信される調光データの受信間隔で決まる。このため、フェード時間を自由に設定することができない。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、フェード時間を自由に設定できる点灯装置および照明装置を得ることを目的とする。

本発明に係る点灯装置は、光源を点灯させる点灯回路と、外部から入力されるＰＷＭ信号に応じて該点灯回路を制御する制御部と、を備え、該制御部は、該ＰＷＭ信号のオン時間またはオフ時間が第１時間から第２時間に変化すると、該オン時間または該オフ時間が該第１時間であった期間である維持時間からフェード時間を求め、該フェード時間で該光源の調光率を変化させる。

本発明に係る点灯装置は、光源を点灯させる点灯回路と、外部から入力されるＰＷＭ信号に応じて該点灯回路を制御する制御部と、を備え、該制御部は、該ＰＷＭ信号の周期からフェード時間を求め、該フェード時間で該光源の調光率を変化させる。

本発明に係る点灯装置では、オン時間またはオフ時間が第１時間であった期間である維持時間からフェード時間を自由に設定できる。
本発明に係る点灯装置では、ＰＷＭ信号の周期からフェード時間を自由に設定できる。

実施の形態１に係る照明装置の回路ブロック図である。 実施の形態１に係る制御部の動作を示すフローチャートである。 比較例に係る調光率の時間変化を示す図である。 実施の形態１に係る調光率の時間変化を示す図である。 実施の形態２に係る制御部の動作を示すフローチャートである。 実施の形態３に係る制御部の動作を示すフローチャートである。

本発明の実施の形態に係る点灯装置および照明装置について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る照明装置１００の回路ブロック図である。照明装置１００は、点灯装置１と、調光装置１９と、ＬＥＤモジュール１１を備える。

ＬＥＤモジュール１１は複数の光源１１ａを有する。光源１１ａはＬＥＤである。光源１１ａは、ＬＥＤに限らず、有機ＥＬであっても良い。複数の光源１１ａは直列に接続される。これに限らず、複数の光源１１ａは並列または直並列に接続されても良い。

点灯装置１は、交流電源２からの交流電力を直流電力に整流する整流回路３を備える。整流回路３の両出力端子間には、昇圧チョッパ回路４が接続される。昇圧チョッパ回路４は、スイッチング素子のオンオフにより、整流回路３の出力電圧である脈流電圧を昇圧し、直流高電圧を出力する。後述する制御部１６は昇圧チョッパ回路４を制御する。

昇圧チョッパ回路４の両出力端子間には、降圧チョッパ回路５が接続される。降圧チョッパ回路５は、昇圧チョッパ回路４の出力電圧を供給され、ＬＥＤモジュール１１に定電流を供給する。昇圧チョッパ回路４と降圧チョッパ回路５は光源１１ａを点灯させる点灯回路を構成する。

降圧チョッパ回路５はスイッチング素子６を有する。スイッチング素子６のドレイン端子は、昇圧チョッパ回路４の高電位側に接続される。スイッチング素子６のソース端子は、ダイオード８のカソード端子と、インダクタ７の一端に接続される。インダクタ７の他端はコンデンサ９の一端に接続される。コンデンサ９の負極は、抵抗１０の一端に接続される。抵抗１０の他端は、ダイオード８のアノード端子と、昇圧チョッパ回路４の低電位側に接続される。コンデンサ９の両極の間には、ＬＥＤモジュール１１が接続される。

抵抗１０には、降圧チョッパ回路５がＬＥＤモジュール１１に供給している出力電流が流れる。抵抗１０は出力電流検出回路を構成する。抵抗１０に印加される電圧は、降圧チョッパ回路５の出力電流に対応する。このように抵抗１０は、降圧チョッパ回路５の出力電流に対応する出力電流検出信号を出力する。

抵抗１０の一端は制御部１６に接続される。制御部１６は、降圧チョッパ回路５の出力電流を抵抗１０に印加される電圧に変換して検出する。制御部１６は、出力電流検出回路が検出する値に基づいて、降圧チョッパ回路５を制御する。

また、点灯装置１は、外部からＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を受信する調光回路１７を備える。調光回路１７は、受信したＰＷＭ信号を制御部１６に送信する。調光装置１９は調光器１８を備える。調光器１８は、調光回路１７を介してＰＷＭ信号を制御部１６に送信する。調光器１８は、ＰＷＭ信号を無線または有線で送信しても良い。

制御部１６として、例えばマイコン、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等を適宜に使用することができる。図１には、制御部１６の一例が示されている。図１において制御部１６は、内部バスを介して互いに接続された駆動回路１２、Ａ／Ｄ変換回路１３、処理装置１４および記憶部１５を備える。

駆動回路１２は、スイッチング素子６をスイッチングするＰＷＭ信号を出力する。Ａ／Ｄ変換回路１３は抵抗１０の一端に接続される。Ａ／Ｄ変換回路１３は、ＬＥＤモジュール１１に流れるランプ電流に対応する抵抗１０に印加される電圧をデジタル値に変換する。このデジタル値は処理装置１４に入力される。

処理装置１４は、調光回路１７から入力されるＰＷＭ信号を解析する。処理装置１４は、入力されたＰＷＭ信号のオン時間またはオフ時間に基づいて目標電流を決定する。処理装置１４は、目標電流とＬＥＤモジュール１１に流れるランプ電流とが一致するように、スイッチング素子６をオンオフする。処理装置１４は、スイッチング素子６のスイッチング制御におけるオン時間などを調整する。これにより、処理装置１４は、降圧チョッパ回路５を定電流制御する。

記憶部１５は、例えば不揮発性メモリである。記憶部１５は、処理装置１４で実行すべき演算プログラムおよび演算に用いられる各種データを記憶する。このように、制御部１６は、外部から入力されるＰＷＭ信号に応じて点灯回路を制御する。

図２は、実施の形態１に係る制御部１６の動作を示すフローチャートである。図２を用いて、照明装置１００の動作を説明する。まず、ステップＳ１０１に示されるように、制御部１６は、後述する維持時間を初期化する。

次に、ステップＳ１０２に示されるように、制御部１６は、調光器１８から送信されるＰＷＭ信号のオン時間を測定する。このとき、ＰＷＭ信号のオン時間は第１時間であるとする。また、制御部１６は、オン時間が第１時間となってから経過した時間をカウントする。つまり、制御部１６は、ＰＷＭ信号のオン時間が前回の値から第１時間に変化した時点から経過した時間を計測する。

また、制御部１６は、ステップＳ１０３に示されるように、オン時間が第１時間から変化したか否かを判定する。ＰＷＭ信号のオン時間が、前回計測した第１時間から変化している場合はステップＳ１０４へ移行する。ここでは、ＰＷＭ信号のオン時間が第１時間から第２時間に変化したとする。なお、変化していない場合はステップＳ１０２へ移行する。

ここで、維持時間は、オン時間が第１時間となってから他の値である第２時間に変化するまでの時間である。つまり、維持時間は、オン時間が第１時間であった期間である。

次に、ステップＳ１０４に示されるように、処理装置１４は、記憶部１５から新たなオン時間である第２時間に対応した目標電流値を読み出す。なお、記憶部１５には、ＰＷＭ信号のオン時間と、光源１１ａを流れるランプ電流の目標電流値との対応関係が予め記憶されている。

次に、ステップＳ１０５において、制御部１６は出力電流検出回路で検出した現在の電流値と目標電流値とが一致するように、点灯回路を制御する。この際制御部１６は、維持時間から、ランプ電流が目標電流値に到達するまでの時間であるフェード時間を求める。本実施の形態において制御部１６は、フェード時間をステップＳ１０２で計測した維持時間に設定する。

制御部１６は、維持時間に等しいフェード時間で、光源１１ａの調光率を変化させる。つまり、制御部１６はフェード時間だけかけて、光源１１ａの調光率が第１時間に対応する調光率から第２時間に対応する調光率になるように、点灯回路を制御する。

制御部１６は、フェード時間の間に光源１１ａの調光率を連続して増加または減少させる。また、制御部１６は、フェード時間の間に光源１１ａの調光率を段階的に変化させても良い。制御部１６は、フェード時間において、時間当たりの変化率が一定となるように調光率を変化させても良い。時間当たりの調光率の変化率は一定でなくても良い。

制御部１６によるフェード制御は、第２時間に対応する調光率が第１時間に対応する調光率よりも大きい場合、フェードイン制御である。また、フェード制御は、第２時間に対応する調光率が第１時間に対応する調光率よりも小さい場合、フェードアウト制御である。

制御部１６は、フェード時間を維持時間に設定した後、ステップＳ１０６に示されるように、維持時間をクリアする。次に制御部１６は、再びステップＳ１０２へ移行する。

次に、本実施の形態の効果について説明する。図３は、比較例に係る調光率の時間変化を示す図である。図４は、実施の形態１に係る調光率の時間変化を示す図である。ここでは、調光器１８からのＰＷＭ信号のオン時間が一定の時間間隔で変化するものとする。一定の時間間隔はｎ秒であり、本実施の形態の維持時間に対応する。図３、４では、一例として、ＰＷＭ信号のオン時間がｎ秒毎に低下することで、オン時間に対応する目標調光率がｎ秒毎に１０％低下する場合が示されている。

図３では、維持時間よりもフェード時間が短い。この場合ランプ電流は、次の調光率を受信する前に目標電流値に到達する。このとき、光出力が階段状となり、ちらつきが発生する。

図４では、本実施の形態の調光率が実線で示され、比較例の調光率が破線で示されている。本実施の形態では、フェード時間は維持時間に等しい。このため、ランプ電流は、次の調光率を受信するタイミングで目標電流値に到達する。従って、比較例と比較して光出力の変化を滑らかにでき、ちらつきを抑制できる。

また、オン時間が一定に維持される維持時間の間に、調光器１８から同じ調光率に対応する調光信号を複数回受信することが考えられる。この場合、例えば調光信号の受信間隔をフェード時間に設定すると、新しい調光率を受信する前に目標調光率に到達してしまう。

これに対し、本実施の形態では、維持時間がフェード時間に設定される。このため、維持時間の間に同じ調光率に対応するＰＷＭ信号を複数回受信しても、光源１１ａの調光率を、次の調光率を受信するタイミングで目標調光率に到達させることができる。

また、本実施の形態の調光器１８は、フェード時間の目標値に対応する時間だけ、オン時間が第１時間の状態を維持した後、オン時間を第２時間に変化させる。本実施の形態では、オン時間が第１時間の状態に維持された時間である維持時間が次のフェード時間となる。このため、第１時間に対応する調光率から第２時間に対応する調光率へのフェード時間を、調光器１８から自由に設定できる。また、フェード時間を自由に設定しても、光源１１ａのちらつきを抑制できる。

また、本実施の形態では制御部１６はＰＷＭ信号のオン時間を計測した。これに限らず、制御部１６はＰＷＭ信号のオフ時間を計測しても良い。制御部１６は、ＰＷＭ信号のオフ時間が第１時間から第２時間に変化すると、オフ時間が第１時間であった期間である維持時間に等しいフェード時間で、光源１１ａの調光率を変化させても良い。

また、本実施の形態ではフェード時間は維持時間に等しい。これに限らず、フェード時間は、維持時間によって決まる値であれば良い。この場合、記憶部１５は維持時間とフェード時間の対応関係を記憶している。また、ステップＳ１０５において、処理装置１４は、記憶部１５から維持時間に対応するフェード時間を読み出し、読み出したフェード時間で光源１１ａの調光率を変化させる。この場合も、維持時間を調節することで、調光器１８からフェード時間を自由に設定できる。

また、本実施の形態では、ＰＷＭ信号を用いてフェード時間を決定し、点灯回路を制御した。ここで、本実施の形態のＰＷＭ信号は、Ｈｉｇｈ状態であるオン時間とＬｏｗ状態であるオフ時間とを有する信号であれば良い。ＰＷＭ信号は例えば矩形波から構成される。また、本実施の形態では、ＰＷＭ信号のオン時間またはオフ時間が調光率に対応している。このとき、ＰＷＭ信号のデューティー比と調光率とは対応しなくても良い。これに限らず、処理装置１４は、ＰＷＭ信号のオンデューティー比またはオフデューティー比に基づいて目標電流を決定しても良い。

これらの変形は以下の実施の形態に係る点灯装置および照明装置について適宜応用することができる。なお、以下の実施の形態に係る点灯装置および照明装置については実施の形態１との共通点が多いので、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

実施の形態２．
図５は、実施の形態２に係る制御部１６の動作を示すフローチャートである。図５を用いて本実施の形態の照明装置１００の動作を説明する。ステップ２０１から２０４までは実施の形態１のステップ１０１～１０４と同じである。

ステップＳ２０５において、制御部１６は維持時間が予め定められた所定時間よりも長いか否かを判定する。維持時間が所定時間以下の場合はステップＳ２０７へ移行する。制御部１６は、維持時間が所定時間よりも長い場合、ステップＳ２０６に示されるように、維持時間を予め定められた指定時間に置き換える。指定時間には所定時間以下の値が設定される。

ステップＳ２０７では、制御部１６はフェード時間を維持時間に設定する。ステップＳ２０５において維持時間が所定時間よりも長かった場合、フェード時間は指定時間となる。ステップＳ２０８は実施の形態１のステップＳ１０６と同じである。

実施の形態１では、前回のオン時間が維持された時間を次の調光率までのフェード時間とした。ここで、調光器１８からの一連の第１の調光制御が完了した後、第２の調光制御まで時間が長く空くことが考えられる。この場合、第１の調光制御と第２の調光制御との間で、オン時間が一定に維持される維持時間が長くなる。このとき、第２の調光制御の最初のフェード時間が不必要に長くなる恐れがある。

これに対し、本実施の形態では調光開始を判定できる。ステップＳ２０５において、維持時間が予め定められた時間よりも長い場合、制御部１６は調光開始と判定してステップＳ２０６へ移行する。これにより、フェード時間は指定時間に設定される。また、維持時間が予め定められた時間以下の場合、制御部１６は調光実施途中と判断してステップＳ２０８へ移行する。

以上から、長時間にわたり調光率が一定に維持された後の最初のフェード時間が長くなりすぎることを防止できる。

本実施の形態の変形例として、制御部１６は、ステップＳ２０２で今回測定された維持時間と、前回測定された維持時間との差分が予め定められた値よりも大きい場合に、フェード時間を指定時間に設定しても良い。この場合、記憶部１５は前回測定された維持時間を記憶している。変形例においても、制御部１６は調光開始と調光実施途中とを判別でき、調光開始時のフェード時間を短縮できる。

実施の形態３．
図６は、実施の形態３に係る制御部１６の動作を示すフローチャートである。図６を用いて本実施の形態の照明装置１００の動作を説明する。まず、ステップＳ３０１において、制御部１６はフェード時間を初期化する。

次に、ステップＳ３０２に示されるように、制御部１６は、ＰＷＭ信号のオン時間およびオフ時間を計測する。また、制御部１６は、オン時間とオフ時間の和からＰＷＭ信号の周期を算出する。

次に、ステップＳ３０３に示されるように、制御部１６は、ＰＷＭ信号の周期が、前回計測した周期から変化しているか否かを判別する。周期が変化している場合はステップＳ３０４へ移行する。周期が変化していない場合はステップＳ３０２へ移行する。

ステップＳ３０４において、処理装置１４は、記憶部１５からＰＷＭ信号のオン時間に対応した目標電流値を読み出す。

次に、ステップＳ３０５において、処理装置１４はＰＷＭ信号の周期からフェード時間を求める。処理装置１４は、記憶部１５からＰＷＭ信号の周期に対応したフェード時間を読み出す。ここで、記憶部１５には、ＰＷＭ信号の周期とフェード時間との対応関係が予め記憶されている。

次に、ステップＳ３０６に示されるように、制御部１６は現在の電流値から目標電流値までのフェード時間を、ステップＳ３０５で読み出した値に設定する。これにより制御部１６は、ＰＷＭ信号の周期に対応するフェード時間だけかけて、光源１１ａの調光率がＰＷＭ信号のオン時間に対応する調光率に変化するように、点灯回路を制御する。

次に、ステップＳ３０７に示されるように、制御部１６はフェード時間をクリアしてステップＳ３０２へ移行する。

本実施の形態の制御部１６は、ＰＷＭ信号の周期に対応するフェード時間で光源１１ａの調光率を変化させる。ＰＷＭ信号はオン時間とオフ時間を有する。本実施の形態では、オン時間が目標電流値に対応する。一方で、オン時間とオフ時間の和である周期がフェード時間に対応する。

調光器１８は、ＰＷＭ信号の周期がフェード時間の目標値に対応する周期となるように、ＰＷＭ信号のオフ時間を調節する。また、調光器１８は、フェード時間の目標値に対応する周期のＰＷＭ信号を制御部１６に送信する。以上から、調光器１８からフェード時間を自由に設定できる。

また、調光器１８は、フェードの終了のタイミングに合わせてＰＷＭ信号のオン時間を変化させても良い。これにより、制御部１６はフェードの終了のタイミングに合わせて、次の調光率を受信できる。従って、光源１１ａのちらつきを抑制できる。

また、ＰＷＭ信号のオフ時間が目標電流値に対応しても良い。この場合、調光器１８は、ＰＷＭ信号の周期がフェード時間の目標値に対応する周期となるように、ＰＷＭ信号のオン時間を調節する。

各実施の形態で説明した技術的特徴は適宜に組み合わせて用いてもよい。

１ 点灯装置、２ 交流電源、３ 整流回路、４ 昇圧チョッパ回路、５ 降圧チョッパ回路、６ スイッチング素子、７ インダクタ、８ ダイオード、９ コンデンサ、１０ 抵抗、１１ ＬＥＤモジュール、１１ａ 光源、１２ 駆動回路、１３ Ａ／Ｄ変換回路、１４ 処理装置、１５ 記憶部、１６ 制御部、１７ 調光回路、１８ 調光器、１９ 調光装置、１００ 照明装置

Claims (10)

1. 光源を点灯させる点灯回路と、
   外部から入力されるＰＷＭ信号に応じて前記点灯回路を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記ＰＷＭ信号のオン時間またはオフ時間が第１時間から第２時間に変化すると、前記オン時間または前記オフ時間が前記第１時間であった期間である維持時間からフェード時間を求め、前記フェード時間で前記光源の調光率を変化させることを特徴とする点灯装置。
2. 前記フェード時間は前記維持時間に等しいことを特徴とする請求項１に記載の点灯装置。
3. 前記制御部は、前記フェード時間だけかけて、前記光源の調光率が前記第１時間に対応する調光率から前記第２時間に対応する調光率になるように、前記点灯回路を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の点灯装置。
4. 前記制御部は、前記維持時間が予め定められた時間よりも長い場合、前記フェード時間を予め定められた指定時間に設定することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の点灯装置。
5. 前記制御部は、今回測定された前記維持時間と前回測定された維持時間との差分が予め定められた値よりも大きい場合、前記フェード時間を予め定められた指定時間に設定することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の点灯装置。
6. 前記ＰＷＭ信号を前記制御部に送信する調光器を備え、
   前記調光器は、前記フェード時間の目標値に対応する時間だけ、前記オン時間または前記オフ時間が前記第１時間の状態を維持することを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の点灯装置。
7. 光源を点灯させる点灯回路と、
   外部から入力されるＰＷＭ信号に応じて前記点灯回路を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記ＰＷＭ信号の周期からフェード時間を求め、前記フェード時間で前記光源の調光率を変化させることを特徴とする点灯装置。
8. 前記制御部は、前記フェード時間だけかけて、前記光源の調光率が前記ＰＷＭ信号のオン時間またはオフ時間に対応する調光率に変化するように、前記点灯回路を制御することを特徴とする請求項７に記載の点灯装置。
9. 前記フェード時間の目標値に対応する周期の前記ＰＷＭ信号を前記制御部に送信する調光器を備えることを特徴とする請求項７または８に記載の点灯装置。
10. 前記光源と、
    請求項１から９の何れか１項に記載の点灯装置と、
    を備えることを特徴とする照明装置。

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