(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる色温度で発光する第１，第２，第３の発光手段からなる照明光源と、指示された調光レベルに基づいて第１，第２，第３の発光手段の光量を個別に調整し、照明光源から照射される照明光の色度および光量を前記指示された調光レベルに応じた色度および光量に制御する調光制御手段とを備え、
第２の発光手段は、第１の発光手段より低い色温度で発光し、第３の発光手段は、第１の発光手段より低く、第２の発光手段より高い色温度で発光し、
調光制御手段は、前記指示された調光レベルが高くなるにしたがって第１の発光手段の光量を増加させるとともに第２の発光手段の光量を減少させ、さらに第１，第２，第３の発光手段の光量の合計が前記指示された調光レベルに応じた光量となるように第３の発光手段の光量を調整することによって、前記指示された調光レベルに応じて照明光源の光量を変化させるときに、照明光源の色度を黒体軌跡に略沿って変化させる
ことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記調光制御手段は、前記指示された調光レベルが、最大調光レベルと最小調光レベルとの間にある所定の調光レベルであるときに第３の発光手段の光量を最大に調整し、前記指示された調光レベルが前記所定の調光レベルから増減するにしたがって第３の発光手段の光量を減少させることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光の光色を可変とした照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードを光源とする従来の照明装置として、例えば特許文献１には、第１の発光ダイオード（白色発光ダイオード）と、第１の発光ダイオードと異なる発光色の第２の発光ダイオード（有色発光ダイオード）とを照明光源として備え、照明光源が照射する照明光（混色光）を調光制御する照明装置が記載されている。そして、調光時に第１，第２の発光ダイオードの各出力を個別に調整することによって、照明光源が照射する照明光の光量および光色（色温度）を調光レベルに応じて変化させることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１１１１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、光色を数値化するには、ＣＩＥ−ＸＹＺ表色系が最も一般的であり、これに基づく照明光源の色度を示すｘｙ色度座標を図７に示し、図７中のＬｋは、黒体の色温度をつないだ黒体軌跡となる。
【０００５】
ところで、発光ダイオードを光源とする照明装置は、白熱ランプを光源とする照明装置の代替として使用される場合が多い。白熱ランプは定格点灯時を１００％として調光レベル（光量）を低下させたとき、光量の低下とともに、照明光の色度が略円弧状の黒体軌跡Ｌｋ（図７参照）に沿って変化するように色温度も低下する特性を有している。
【０００６】
一方、発光ダイオードを調光した場合、光の波長は変化せずに光量のみが変化する特性を有しており、特許文献１に記載されている従来例のように、色温度が互いに異なる２種類の発光ダイオードの光量を個別に調整する構成では、調光時の色度の変化が黒体軌跡Ｌｋを外れた軌跡を描くために、自然な色温度の変化をさせることができなかった。例えば、図７のｘｙ色度座標において、略円弧状の黒体軌跡Ｌｋ上の２点Ｐ１１，Ｐ１２に第１，第２の発光ダイオードの各色度を設定した場合、第１，第２の発光ダイオードの光量を個別に調整すると、このＰ１１−Ｐ１２を結ぶ直線Ｌｃに沿って照明光源の色度が変化し、調光時の色度の変化が黒体軌跡Ｌｋを外れた軌跡を描いてしまう。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、発光ダイオードを光源とする場合においても黒体軌跡に近い自然な特性で照明光の光色を調整することができる照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、互いに異なる色温度で発光する第１，第２，第３の発光手段からなる照明光源と、指示された調光レベルに基づいて第１，第２，第３の発光手段の光量を個別に調整し、照明光源から照射される照明光の色度および光量を前記指示された調光レベルに応じた色度および光量に制御する調光制御手段とを備え、第２の発光手段は、第１の発光手段より低い色温度で発光し、第３の発光手段は、第１の発光手段より低く、第２の発光手段より高い色温度で発光し、調光制御手段は、前記指示された調光レベルが高くなるにしたがって第１の発光手段の光量を増加させるとともに第２の発光手段の光量を減少させ、さらに第１，第２，第３の発光手段の光量の合計が前記指示された調光レベルに応じた光量となるように第３の発光手段の光量を調整することによって、前記指示された調光レベルに応じて照明光源の光量を変化させるときに、照明光源の色度を黒体軌跡に略沿って変化させることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、発光ダイオードを光源とする場合においても黒体軌跡に近い自然な特性で照明光の光色を調整することができる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１において、前記調光制御手段は、前記指示された調光レベルが、最大調光レベルと最小調光レベルとの間にある所定の調光レベルであるときに第３の発光手段の光量を最大に調整し、前記指示された調光レベルが前記所定の調光レベルから増減するにしたがって第３の発光手段の光量を減少させることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、調光時の照明光の光色を黒体軌跡に近い自然な特性で調整できるとともに、第１，第２，第３の発光手段の光量の合計が調光レベルに応じた光量となるように第３の発光手段の光量を調整することによって、調光時の照明光の照明光の光量を適切に調整できる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明では、発光ダイオードを光源とする場合においても黒体軌跡に近い自然な特性で照明光の光色を調整することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１の照明装置のブロック構成を示す図である。
【図２】同上の各発光ダイオードの色度をプロットしたｘｙ色度座標を示す図である。
【図３】同上の調光信号の電圧レベルに対する発光ダイオードの各光量の対応関係を示すグラフである。
【図４】同上の調光時における照明光源の色度の変化を示す図である。
【図５】実施形態２の調光信号の電圧レベルに対する発光ダイオードの各光量の対応関係を示すグラフである。
【図６】同上の調光時における照明光源の色度の変化を示す図である。
【図７】従来の照明光源の色度の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
（実施形態１）
本実施形態の照明装置は、図１に示すように、照明光源１と、電源回路２と、調光制御部３とで構成されている。
【００１６】
照明光源１は、３色の発光ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３を有しており、図２は、発光ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３の各色度Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を、ＣＩＥ−ＸＹＺ表色系に基づくｘｙ色度座標にプロットしている。ここで、各色の発光ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３の光色の色度がそれぞれＰ１（ｘ１，ｙ１），Ｐ２（ｘ２，ｙ２），Ｐ３（ｘ３，ｙ３）であり、発光ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３の色温度は互いに異なる。また、図２中のＬｋは、黒体の色温度をつないだ黒体軌跡となる。なお、本発明では、黒体軌跡Ｌｋ上にない光源の色を表すためにその色に最も近い黒体の色温度で表した相関色温度も含めて、色温度と称す。
【００１７】
発光ダイオードＤ１の色度Ｐ１、発光ダイオードＤ２の色度Ｐ２は、黒体軌跡Ｌｋ上に設定されてｘ１＜ｘ２の関係にあり、発光ダイオードＤ２の色温度は、発光ダイオードＤ１の色温度より低くなる。例えば、発光ダイオードＤ１の色温度：７０００Ｋ、発光ダイオードＤ２の色温度：２５００Ｋに設定される。さらに、発光ダイオードＤ３の色度Ｐ３は、発光ダイオードＤ１の色度Ｐ１と発光ダイオードＤ２の色度Ｐ２とを結ぶ直線Ｌａの２等分垂線Ｌｂ上で、黒体軌跡Ｌｋよりｙ値が大きい色度（黒体軌跡Ｌｋを越えた色度）に設定されており、発光ダイオードＤ１の色度Ｐ１、発光ダイオードＤ２の色度Ｐ２に対して、ｘ１＜ｘ３＜ｘ２の関係にある。この発光ダイオードＤ３の色温度は、発光ダイオードＤ１より低く、発光ダイオードＤ２より高くなる。
【００１８】
電源回路２は、商用電源ＡＣからの入力を所望の直流電圧に変換して出力し、その出力端には、発光ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３が並列接続されている。
【００１９】
調光制御部３は、駆動信号変換部３０と、出力調整部３１，３２，３３とで構成されており、入力された調光信号（図示しない外部コントローラや、本照明器具に設けた図示しない調光操作部からの調光信号）によって指示された調光レベルに基づいて、発光ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３の光量を個別に調整することにより、照明光源１が照射する総光量を調光制御する。駆動信号変換部３０は、電源回路２から制御電源を供給されて、調光信号を出力調整部３１，３２，３３に対する駆動信号に各々変換する。駆動信号変換部３０はマイコンとメモリを有しており、調光信号が調光レベルに対応した電圧レベルの直流電圧信号であるとすると、調光信号の電圧レベル、当該電圧レベルに対する発光ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３の各光出力（光量Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３１）の対応関係（図３参照）を表した変換テーブルがメモリに予め格納され、当該変換テーブルに基づいてマイコンにより直流電圧信号を駆動信号に変換する。
【００２０】
そして、出力調整部３１，３２，３３は、電源回路２の出力端間で発光ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３に直列接続された図示しないスイッチング素子を具備しており、駆動信号変換部３０が、オンデューティ比が可変である一定周期の矩形波信号からなる駆動信号を出力することにより、出力調整部３１，３２，３３のスイッチング素子をＰＷＭ（パルス幅変調）制御して発光ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３への給電量を調節している。
【００２１】
ここで、調光信号の電圧レベルが高いほど調光レベルが低下し（照明光源１の光量が減少して暗くなる）、調光信号の電圧レベルが低いほど調光レベルが増加する（照明光源１の光量が増加して明るくなる）とした場合、メモリに格納された変換テーブルは図３に示す特性を有する。まず、調光信号の電圧レベルが低くなる（調光レベルが高くなる）にしたがって、発光ダイオードＤ１の光量Ｙ１は直線的に増加し、発光ダイオードＤ２の光量Ｙ２は直線的に減少する。さらに、調光信号が最小電圧レベルＶ１（最大調光レベル）と最大電圧レベルＶ２（最小調光レベル）との範囲内で調整可能であるとすると、最小電圧レベルＶ１と最大電圧レベルＶ２との略中間にある所定の電圧レベルＶ３（≒Ｖ１＋｛（Ｖ２−Ｖ１）／２｝）に調光信号が設定されたときに、発光ダイオードＤ３の光量Ｙ３１は最大となる。そして、調光信号が電圧レベルＶ３から増減するにしたがって、発光ダイオードＤ３の光量Ｙ３１は直線的に減少し、調光信号の調整範囲の上下限方向では光量Ｙ３１がゼロとなっている。上記発光ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３の各光量Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３１を合成した照明光源１の光量Ｙ０（図３参照）は、調光信号の電圧レベルが高くなる（調光レベルが低くなる）にしたがって減少する。
【００２２】
上記のように発光ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３の各色度や調光時の各光出力を設定することによって、調光信号に応じて照明光源１の光量を変化させた場合、照明光源１の色度は、図４に示すｘｙ色度座標の黒体軌跡Ｌｋを近似した屈曲線ＬＡ１に沿って変化する。具体的には、最大調光レベルから最小調光レベルに変化させた場合（調光信号の電圧レベルを低→高に変化させた場合）、照明光源１の色度は、発光ダイオードＤ１の色度Ｐ１付近から発光ダイオードＤ２の色度Ｐ２方向に直線Ｌａに沿って変化し、調光レベルが中間手前に達すると発光ダイオードＤ３の色度Ｐ３方向（直線Ｌａから離れる方向）に直線的に変化し、発光ダイオードＤ１の色度Ｐ１と発光ダイオードＤ２の色度Ｐ２とを結ぶ直線Ｌａの２等分垂線Ｌｂ上にまで達すると、その後は直線Ｌａに近付く方向に変化する。そして、さらに調光レベルが低下して、色度が直線Ｌａ上に達して以降は、発光ダイオードＤ２の色度Ｐ２方向に直線Ｌａに沿って変化し、最小調光レベルでは発光ダイオードＤ２の色度Ｐ２付近に達する。
【００２３】
ここで、調光信号の調整範囲の上下限方向では、発光ダイオードＤ３の光量Ｙ３１がゼロとなる範囲があり（図３参照）、この範囲では、照明光源１の色度変化を示す屈曲線ＬＡ１も、発光ダイオードＤ１の色度Ｐ１と発光ダイオードＤ２の色度Ｐ２とを結ぶ直線Ｌａに沿った特性となる（図４参照）。すなわち、調光信号の調整範囲の上下限方向では、従来と同様の色度特性となっている。
【００２４】
しかし、調光信号の調整範囲の中間付近では、発光ダイオードＤ３の光量Ｙ３１が増大し（図３参照）、照明光源１の色度変化を示す屈曲線ＬＡ１も、黒体軌跡Ｌｋに近付く方向に変化しており（図４参照）、人間の目には、白熱ランプと同様の自然な特性で照明光の光色が変化していると、違和感なく感じられる。すなわち、本発明において、「調光時の照明光源１の色度が黒体軌跡Ｌｋに近い軌跡で変化する」特性とは、「人間の視覚機能が白熱ランプと同様の自然な特性で照明光の光色が変化していると感じることができる」特性を指す。したがって、本実施形態では、調光時の照明光源１の色度は黒体軌跡Ｌｋに近い軌跡で変化し、白熱ランプと同様の自然な特性で照明光の光色を調整可能であるといえる。
【００２５】
さらに、調光レベルの変化時に、発光ダイオードＤ１，Ｄ２の光量は互いに反対方向に増減するが、発光ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３の光量の合計が調光レベルに応じた光量となるように発光ダイオードＤ３の光量を調整することによって、照明光源１の光量を調整している。
【００２６】
このように本実施形態では、発光ダイオードＤ１，Ｄ２に加えて発光ダイオードＤ３を用いることによって、白熱ランプと同様に調光時の照明光の光色を黒体軌跡に近い自然な特性で調整できるとともに、調光時の照明光の光量を適切に調整できる。
【００２７】
（実施形態２）
本実施形態の照明装置は、実施形態１と同様に図１に示す構成を備えるが、発光ダイオードＤ３の光量制御が異なるものであって、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。
【００２８】
本実施形態の駆動信号変換部３０のメモリに格納された変換テーブルは図５に示す特性を有する。まず、調光信号の電圧レベルが低くなる（調光レベルが高くなる）にしたがって、発光ダイオードＤ１の光量Ｙ１は直線的に増加し、発光ダイオードＤ２の光量Ｙ２は直線的に減少する。さらに、調光信号が最小電圧レベルＶ１（最大調光レベル）と最大電圧レベルＶ２（最小調光レベル）との範囲内で調整可能であるとすると、最小電圧レベルＶ１と最大電圧レベルＶ２との略中間にある所定の電圧レベルＶ３（≒Ｖ１＋｛（Ｖ２−Ｖ１）／２｝）に調光信号が設定されたときに、発光ダイオードＤ３の光量Ｙ３２は最大となる。そして、調光信号が電圧レベルＶ３から増減するにしたがって、発光ダイオードＤ３の光量Ｙ３２は直線的に減少し、調光信号の調整範囲の上下限（最小電圧レベルＶ１、最大電圧レベルＶ２）に達した時点で光量Ｙ３２がゼロとなっている。上記発光ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３の各光量Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３２を合成した照明光源１の光量Ｙ０（図５参照）は、調光信号の電圧レベルが高くなる（調光レベルが低くなる）にしたがって減少する。
【００２９】
上記のように発光ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３の各色度や調光時の各光出力を設定することによって、調光信号に応じて照明光源１の光量を変化させた場合、照明光源１の色度は、図６に示すｘｙ色度座標の黒体軌跡Ｌｋを近似した屈曲線ＬＡ２に沿って変化する。具体的には、最大調光レベルから最小調光レベルに変化させた場合（調光信号の電圧レベルを低→高に変化させた場合）、照明光源１の色度は、発光ダイオードＤ１の色度Ｐ１付近から発光ダイオードＤ３の色度Ｐ３方向に直線的に変化し、発光ダイオードＤ１の色度Ｐ１と発光ダイオードＤ２の色度Ｐ２とを結ぶ直線Ｌａの２等分垂線Ｌｂ上にまで達すると、その後は発光ダイオードＤ２の色度Ｐ２方向に直線的に変化し、最小調光レベルでは発光ダイオードＤ２の色度Ｐ２付近に達する。すなわち、本実施形態の屈曲線ＬＡ２は、実施形態１の屈曲線ＬＡ１に比べて黒体軌跡Ｌｋにより近い特性となっており、調光時の照明光源１の色度は黒体軌跡Ｌｋにより近い軌跡で変化し、より自然な特性で照明光の光色を調整することができる。
【００３０】
さらに、調光レベルの変化時に、発光ダイオードＤ１，Ｄ２の光量は互いに反対方向に増減するが、発光ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３の光量の合計が調光レベルに応じた光量となるように発光ダイオードＤ３の光量を調整することによって、照明光源１の光量を調整している。
【００３１】
このように本実施形態では、発光ダイオードＤ１，Ｄ２に加えて発光ダイオードＤ３を用いることによって、白熱ランプと同様に調光時の照明光の光色を黒体軌跡に近い自然な特性で調整できるとともに、調光時の照明光の光量を適切に調整できる。
【符号の説明】
【００３２】
１  照明光源
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３  発光ダイオード
２  電源回路
３  調光制御部
３０  駆動信号変換部
３１，３２，３３  出力調整部
ＡＣ  商用電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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