(57)【要約】      （修正有）【課題】繊細且つ自由度が高い調光及び調色を行う駆動装置及び照明装置を提供する。【解決手段】交流電源と、交流電源に接続された位相制御調光器を介して接続される照明装置３であって、照明装置の直流発光負荷の駆動装置を備える。発光負荷は色温度の異なる２種類の直流発光負荷を有する２種類の直流発光負荷は逆並列接続され、駆動装置は位相制御調光器の交流出力波形に応じて調光信号と調色信号を生成する調光調色信号生成回路と、調光電源と調色回路とを備える。調光電源は調光信号に応じて出力電流を調整することで調色回路を介して直流発光負荷の調光を行う。調色回路はフルブリッジ回路から構成され、フルブリッジ回路の出力に直流発光負荷が接続され、調色信号に応じて２種類の直流発光負荷へ供給する電力をフルブリッジ回路のデューティー比を制御することで調色を行う。【選択図】図１
2018010820.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源と、前記交流電源に接続された位相制御調光器を介して接続される照明装置に
おいて、
前記照明装置の直流発光負荷の駆動装置であって、
前記発光負荷は色温度の異なる２種類の直流発光負荷を有し、
前記駆動装置は、調光電源と調色回路と、
前記位相制御調光器の交流出力波形に応じて調光信号と、前記位相制御調光器の交流出
力波形に応じて調色信号を生成する調光調色信号生成回路と、を備え、
前記調光電源は、前記調光調色信号生成回路からの調光信号に応じて前記２種類の直流
発光負荷の調光を前記調光回路を介して行い、
前記調色回路は、前記調光色信号生成回路からの調色信号に応じて前記２種類の直流発
光負荷の調色を行うことを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記調色回路は、フルブリッジ回路と、前記フルブリッジ回路のデューティーを制御す
るデューティー制御回路と、前記位相制御調光器に接続された白熱電球の電球色となる調
色データと、を備え、
前記フルブリッジ回路の出力に前記２種類の直流発光負荷が逆並列に接続され、
前記デューティー制御回路は、前記調光調色信号生成回路からの調色信号に基づいた前
記電球色となる調色データからデューティー制御信号を前記フルブリッジ回路へ出力して
、前記発光負荷の調色を行うことを特徴とする駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流発光負荷に対して調光及び調色を行う駆動装置及び照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
主要な技術的先進国で照明用に使用される電気エネルギーは、各国における総発電量の約
１５％に達すると言われ、地球環境問題の観点から電気エネルギーの削減が求められてい
る。このような要求を背景に、従来の照明装置に用いられている白熱電球や蛍光灯よりも
消費電力が少なく且つ寿命が長い光源としてＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄ
ｉｏｄｅ）及び有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）といった直流発
光デバイスを発光負荷として備える照明装置が注目されている。
【０００３】
さらに近年、非特許文献１に記載されるように、家庭或いはオフィスにおける生産効率の
改善に寄与することを目的とし、調光及び調色が可能な室内用照明装置の開発が進められ
ている。調光及び調色とは、照明装置内外からの情報に基づき照明の明るさ及び色を動的
に変化させることである。
【０００４】
従来の照明装置として、図１２のように、高周波インバータ（ＨＦＩ）と、高周波インバ
ータ（ＨＦＩ）の出力端子に並列接続され且つ互いに異なる色温度を有する発光ダイオー
ド対（ＬＥＤ１及びＬＥＤ２）と、異なる共振周波数を有する複数の負荷回路（ＳＲＣ１
及びＳＲＣ２）と、を備える照明装置が知られている（特許文献１）。従来の照明装置は
、高周波インバータ（ＨＦＩ）の動作周波数を変調させることで負荷回路（ＳＲＣ１及び
ＳＲＣ２）ごとに発光ダイオード（ＬＥＤ１及びＬＥＤ２）への印加電圧を異ならせ、調
光及び調色を実現している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「ＬＥＤ２０１１  巨大市場の見通しから成長支える技術動向まで」、日経ＢＰ社、２０１１年３月８日発行、第９６頁から第９９頁
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３５１７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、発光ダイオードに流れる電流が正弦波状であるため、従来の照明装置は
繊細な調光及び調色が困難である。また、発光ダイオード対ごとに設定される負荷回路の
共振周波数によって各発光ダイオード対に印加される電圧の割合が固定されるため、従来
の照明装置は調光及び調色の自由度が低いという問題もある。
【０００８】
本発明は、直流発光負荷に対して繊細且つ自由度が高い調光及び調色が可能な駆動装置
及び照明装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様によれば、交流電源と、前記交流電源に接続された位相制御調光器を介
して接続される照明装置において、前記照明装置の直流発光負荷の駆動装置であって、前
記発光負荷は色温度の異なる２種類の直流発光負荷を有し、前記駆動装置は、調光電源と
調色回路と、前記位相制御調光器の交流出力波形に応じて調光信号と、前記位相制御調光
器の交流出力波形に応じて調色信号を生成する調光調色信号生成回路と、を備え、前記調
光電源は、前記調光調色信号生成回路からの調光信号に応じて前記２種類の直流発光負荷
の調光を前記調光回路を介して行い、前記調色回路は、前記調光色信号生成回路からの調
色信号に応じて前記２種類の直流発光負荷の調色を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、直流発光負荷に対して繊細且つ自由度が高い調光及び調色が可能な駆
動装置及び照明装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る照明装置３の構成を示す回路図である。
【図２】本発明の実施形態に係る位相制御調光器２で位相制御された交流電圧と、全波整流素子Ｄ１の出力と、調光信号、及び調色信号を示す。
【図３】白熱電球４０Ｗと６０Ｗの位相制御された照度比−色温度のグラフを示す。
【図４】本発明の実施形態に係る調色回路６の調色信号に対する各スイッチング素子のＯＮ幅との関係を示す表と、調色回路６の動作を示す波形図である。
【図５】特許文献１に記載される照明装置の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同
一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なもので
あることに留意すべきである。又、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体
化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の構
造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施形態は、特許請求の範囲
において、種々の変更を加えることができる。
【００１３】
（実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係る照明装置３の構成を示す回路図である。本実施形態に
係る照明装置３は、第１の端子（第１の接続点）Ｔ１及び第２の端子（第２の接続点）Ｔ
２と、第１の直流発光デバイスＬＥＤ１及び第２の直流発光デバイスＬＥＤ２からなる直
流発光負荷７と、第１の端子Ｔ１及び第２の端子Ｔ２から直流発光負荷７にパルス状の交
流電力を出力する調色回路６と、調色回路６を介して直流発光負荷７に電力を出力する調
光電源５と、調光及び調色信号を生成する調光調色信号生成回路４と、全波整流素子Ｄ１
を備える。また、第１の直流発光デバイスＬＥＤ１及び第２の直流発光デバイスＬＥＤ２
は、互いに異なる色温度を有し且つ交流電流に基づき交互に発光するように構成される。
詳細には、第１の直流発光デバイスＬＥＤ１は第１の端子Ｔ１から第２の端子Ｔ２に向か
って流れる電流に応じて第１の色温度の光を放射し、第２の直流発光デバイスＬＥＤ２は
第２の端子Ｔ２から第１の端子Ｔ１に向かって流れる電流に応じて第１の色温度と異なる
第２の色温度の光を放射する。詳細には、第１の直流発光デバイスＬＥＤ１と第２の直流
発光デバイスＬＥＤ２とは、第１及び第２の端子Ｔ１及びＴ２の間に逆並列に接続される
。
調光電源５と調色回路６は、調光調色信号生成回路４から入力される調光信号に基づき
交流電力を制御して直流発光負荷７から出力される光の明るさを変化させる。また、調色
回路６は、調光調色信号生成回路４から入力される調色信号に基づき第１の直流発光デバ
イスＬＥＤ１及び第２の直流発光デバイスＬＥＤ２の発光デューティーを制御して直流発
光負荷７から出力される光の色を変化させる。
【００１４】
調光調色信号生成回路４は、外部にある位相制御調光器２の位相制御された交流電圧を
全波整流素子Ｄ１で整流した波形から調光及び調色信号を生成する。
【００１５】
本実施形態に係る調色回路６は、直流発光負荷７に接続される第１の端子Ｔ１及び第２
の端子Ｔ２と、第１の端子Ｔ１及び第２の端子Ｔ２からパルス状の交流電力を出力するス
イッチング素子Ｑ１〜Ｑ４から成るフルブリッジ回路と、を備え、フルブリッジ回路は該
交流電力を制御して直流発光負荷７から出力される光の色を変化させる。
また、調光電源５は、該フルブリッジ回路に入力される電源電流を、調光調色信号生成
回路４で生成される調光指令に応じて、スイッチング素子Ｑ５のオンオフを制御すること
で調整する。これにより、直流発光負荷７から出力される光の明るさを変化させる。
なお、パルス状とは、正弦波と異なり、方形波のように電圧等の物理量が短時間におい
て急峻に変化するものを意味する。
【００１６】
本発明の実施形態に係る照明装置３は、商用電源１から位相制御調光器を介して交流電
圧が入力される。該位相制御調光器２で位相制御された交流電圧は、照明装置３の全波整
流素子Ｄ１及びダイオードＤ２を介して調光電源部５に入力される。調光調色信号生成回
路４は、全波整流素子Ｄ１の出力端子間に接続され、抵抗Ｒ１とツェナーダイオードＺ１
の直列接続回路から成る。調光信号及び調色信号は、該ツェナーダイオードＺ１の電圧信
号を基にする。
図２は、位相制御調光器２で位相制御された交流電圧と、全波整流素子Ｄ１の出力と、
調光信号、及び調色信号を示す。図２で示すように、位相制御された交流電圧に応じて調
光信号、及び調色信号のハイレベル信号が生成される。
図３は、位相制御調光器２で位相制御された交流電圧を全波整流素子Ｄ１で全波整流し
た波形を示す。位相制御８０％から６０％、４０％、２０％と変化させると、同様に調光
信号、及び調色信号のハイレベル信号も変化することが分かる。
【００１７】
本実施形態に係る調光電源５は、本発明の調光部に相当する。商用電源１の交流電圧位
相制御調光器２で位相制御された交流電圧を、全波整流素子Ｄ１で全波整流した脈流電圧
にし、ダイオードＤ２を介して調光電源５に入力される。
調光電源５は、スイッチング素子Ｑ５と、抵抗Ｒ２、リアクトルＬ１、コンデンサＣ２
から成る直列回路から成り、さらに、該抵抗Ｒ２、リアクトルＬ１、コンデンサＣ２の直
列回路と並列にダイオードＤ３が並列接続されている。ダイオードＤ３のカソードはスイ
ッチング素子Ｑ５と、抵抗Ｒ２の接続点に接続され、アノードは全波整流素子Ｄ１の負極
端子（ＧＮＤ）に接続されている。
また、スイッチング素子Ｑ５と該直列回路との直列回路と並列にコンデンサＣ１が接続
され、該コンデンサＣ１は平滑及びノイズフィルターの役割をする。
スイッチング素子Ｑ５は、ＭＯＳＦＥＴ等の半導体素子からなる。スイッチング素子Ｑ
５は、調光制御回路８によりオンオフ制御される。
スイッチング素子Ｑ５と、ダイオードＤ３と、抵抗Ｒ２、リアクトルＬ１、コンデンサ
Ｃ２の直列回路は、降圧コンバータを構成する。調光制御回路８は、調光調色信号生成回
路４からの調光信号に基づき、抵抗Ｒ２に流れる電流を調整するようにスイッチング素子
Ｑ５をオンオフ制御する。抵抗Ｒ２に流れる電流を調整することで、調色回路６を介して
直流発光負荷７に流れる電流を調整し、調光を行う。すなわち、位相制御された交流電圧
に基づき、調光を行うことができる。
オンオフ制御は、ＰＷＭ制御でも、オン幅を固定してオフ時間を調整する周波数変調制
御でもよく、前記二つの制御を組み合わせたものでもよい。また、調光制御回路８は、出
力電圧となるコンデンサＣ２の出力電圧を電圧制限する制御を加えても良い。
【００１８】
本実施形態に係る調色回路６は、本発明の調色部に相当し、調光電源５の正及び負の出
力端子に接続され、４つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を備えるフルブリッジ回路である
。スイッチング素子は、ＭＯＳＦＥＴ等の半導体素子からなる。調色回路６は、調光調色
信号生成回路４からの調色信号に基づき、調光電源５から出力される直流電力を、直流発
光負荷７を駆動するために調色信号に従って所定のパルス状の交流電力に変換して第１の
端子Ｔ１及び第２の端子Ｔ２から出力する。調色回路６は、例えば図１のように、第１の
スイッチング素子Ｑ１と第２のスイッチング素子Ｑ２と第３のスイッチング素子Ｑ３と第
４のスイッチング素子Ｑ４とを有するフルブリッジコンバータ構成を備える。詳細には、
第１のスイッチング素子Ｑ１の一端は調光電源５の正の出力端子に接続され、第１のスイ
ッチング素子Ｑ１の他端は第１の端子Ｔ１と第２のスイッチング素子Ｑ２の一端とに接続
され、第２のスイッチング素子Ｑ２の他端は調光電源５の負の出力端子に接続される。ま
た、第３のスイッチング素子Ｑ３の一端は調光電源５の正の出力端子に接続され、第３の
スイッチング素子Ｑ３の他端は第２の端子Ｔ２と第４のスイッチング素子Ｑ４の一端とに
接続され、第４のスイッチング素子Ｑ４の他端は調光電源５の負の出力端子に接続される
。
４つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、デューティー制御回路９を介してオンオフ制御
される。デューティー制御回路９は、調光調色信号生成回路４からの調色信号に基づき、
各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオンオフデューティーを調整する。ここで、図３に白熱
電球４０Ｗと６０Ｗの位相制御された照度比−色温度のグラフを示す。予め図３に示す位
相制御された照度比−色温度の相関データをＲＯＭ等のメモリに書き込み、デューティー
制御回路９にて、調光調色信号生成回路４からの調色信号に基づき該メモリデータを参照
して、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオンオフデューティーを調整することで、白熱電
球の照度・色温度を再現することが可能になる。図４（ａ）は、調色回路６の調色信号に
対する各スイッチング素子のＯＮ幅との関係を示す表である。また、図４（ｂ）は、調色
回路６の動作を示す波形図である。図４からわかるように、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３
とスイッチング素子Ｑ１、Ｑ４を相補的にオンオフさせて、直流発光負荷７の第１の直流
発光デバイスＬＥＤ１と第２の直流発光デバイスＬＥＤ２とに交互に電力供給を行うこと
で、白熱電球の調色を再現することができる。
【００１９】
電球の調色を再現できる詳細は下記となる。本実施形態に係る直流発光負荷７の第１の
直流発光デバイスＬＥＤ１は、第１の電流が流れるとき第１の色温度の光を放射するよう
に構成される。第２の直流発光デバイスＬＥＤ２は、第２の電流が流れるとき第２の色温
度の光を放射するように構成される。第１の色温度と第２の色温度とは互いに異なる。例
えば、本実施形態における第１の色温度は電球色と呼ばれる３０００Ｋ程度であり、第２
の色温度は同様に電球色と呼ばれる２０００Ｋ程度である。なお、第１及び第２の直流発
光デバイスＬＥＤ１及びＬＥＤ２の各々は、例えば図１のように、実質的に同一の色温度
を有する複数のＬＥＤが直列に接続されて構成されても良く、複数のＬＥＤが並列或いは
直並列に接続されて構成されても良い。
【００２０】
上述のように、調光電源５は、調光信号に基づき調色回路６を介して直流発光負荷７へ
電流を出力する。また、調色回路６は、調色信号に基づきパルス状の交流電力の正電圧の
パルス幅、負電圧のパルス幅を変調して出力する。すなわち直流発光負荷７をＰＷＭ（Ｐ
ｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）駆動する。従って、本実施形態に係る照
明装置３は、直流発光負荷７から出力される光を繊細且つ自由に調光及び調色することが
できる。
【００２１】
また、本実施形態に係る照明装置３は、第１の直流発光負荷ＬＥＤ１及び第２の直流発
光負荷ＬＥＤ２が、互いに異なる色温度を有し且つ交互に発光するように構成されるため、
調光及び調色機能を有する照明装置を比較的簡易な構成によって提供できる。
【００２２】
また、本実施形態に係る照明装置３は、互いに異なる色温度の光を放射する第１の直流
発光負荷ＬＥＤ１及び第２の直流発光負荷ＬＥＤ２が第１の端子Ｔ１及び第２の端子Ｔ２
の間に逆並列に接続されるため、調光及び調色機能を有する照明装置を比較的簡易な構成
によって提供できる。
【００２３】
また、本実施形態に係る照明装置３は、調色回路６と直流発光負荷７とが第１及び第２
の出力端子Ｔ１，Ｔ２のみを介して接続される。従って、配線構成或いは設置作業が簡易
化される。特に、商用電源に位相制御調光器が設置されている場合には、白熱電球を本実
施形態の照明装置３に置き換えることが可能になる。
【００２４】
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び
図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様
々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。即ち、本発明はここでは記載
していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲
は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるもの
である。
例えば、照明装置は、正電圧及び負電圧の電圧値を変調することで調光及び調色するよ
うに構成されても良く、力率改善機能を有するように構成されても良い。また、ＬＥＤに
代わって、直流発光デバイスとして知られる有機ＥＬ素子を用いて直流発光負荷を構成し
ても良い。また、第１の色温度と第２の色温度とは、交流電力の制御により直流発光負荷
７の放射光の色温度を変化せしめる程度に異なっていれば良い。また、照明装置は、全波
整流素子〜調光調色生成〜回路調光電源〜調色回路と、直流発光負荷とが共通の筐体に格
納されても良く、その場合、第１乃至第２の端子は共通の筐体内部における接続点であっ
ても良い。また、調光信号の上限値及び下限値を検出する閾値は、任意に設定可能である。
また、調光制御回路、デューティー制御回路の少なくともいずれかが周知の保護機能を有
することが好ましい。周知の保護機能とは、例えば過電圧保護機能、過電流保護機能、過
熱保護機能、及び直流発光負荷の着脱検出機能等である。
【符号の説明】
【００２５】
１      商用電源
２      位相制御調光器
３      照明装置
４      調光調色信号生成回路
５      調光電源
６      調色回路
７      直流発光負荷
８      調光制御回路
９      デューティー制御回路
ＬＥＤ１        第１の直流発光デバイス
ＬＥＤ２        第２の直流発光デバイス
Ｔ１      第１の端子
Ｔ２      第２の端子
Ｔ３      第３の端子
【図１】
2018010820.tif 000003
【図２】
2018010820.tif 000004
【図３】
2018010820.tif 000005
【図４】
2018010820.tif 000006
【図５】
2018010820.tif 000007