(57)【要約】【課題】複数のＬＥＤの発光量を調節することができ、照明を必要とする所定のスペースを最適な明るさにすることができる照明装置を提供する。【解決手段】照明装置１０Ｂは、直列に接続された複数のＬＥＤから形成された照明器具１１と、それらＬＥＤの明るさを調節するコントローラ１３とを有する。コントローラ１３は、交流入力電力を整流して脈流電力を生成する脈流電力生成部と、脈流電力の脈流成分に交流成分を付加して所定波形を有する出力電力を生成する出力電力生成部と、ＰＷＭ信号を利用し、出力電力生成部で生成される出力電力を所定の周波数かつ所定の出力レベルに可変する電力可変部と、電力可変部で可変されて出力電力生成部から出力された出力電力の周波数を共振周波数に保持し、共振周波数に保持した出力電力をＬＥＤに出力する共振出力部とから形成されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された複数のＬＥＤ（発光ダイオード）から形成され、照明を必要とする所定のスペースに設置された照明器具と、それらＬＥＤの発光に必要な電力を供給しつつ、それらＬＥＤの明るさを調節するコントローラとを備え、
前記コントローラが、外部電源から入力される交流入力電力を整流して脈流電力を生成する脈流電力生成部と、前記脈流電力の脈流成分に交流成分を付加して所定波形を有する出力電力を生成する出力電力生成部と、ＰＷＭ信号を利用し、前記出力電力生成部で生成される出力電力を所定の周波数かつ所定の出力レベルに可変する電力可変部と、前記電力可変部で可変されて前記出力電力生成部から出力された前記出力電力が前記照明器具における共振条件を満たすように該出力電力の周波数を共振周波数に変調し、前記共振周波数に保持した出力電力を前記照明器具のそれらＬＥＤに出力する共振出力部とから形成されていることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記照明装置が、前記照明器具を設置したスペースに近接する外部の照度を計測し、計測した照度を前記コントローラに出力する照度センサを含み、前記コントローラが、前記照度センサから出力された照度に比例して前記出力電力の出力レベルを可変する請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記コントローラの電力可変部では、前記出力電力の周波数を１６ｋＨｚ〜２０ｋＨｚの範囲で可変可能である請求項１または請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記照明器具における前記ＬＥＤの直列接続の個数が、１００〜１８０個の範囲にある請求項１ないし請求項３いずれかに記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直列に接続された複数のＬＥＤ（発光ダイオード）から形成された照明器具と、それらＬＥＤの明るさを調節するコントローラとを備えた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
直列に接続された複数のＬＥＤと、交流電源と整流器との間に直列に接続された蛍光灯安定器とを備え、それらＬＥＤによる順方向電圧降下の総量が蛍光灯安定器に適合するランプの点灯電圧に対応するようにＬＥＤの設置数が調整されているとともに、抵抗が直列に接続されていない交流用ＬＥＤ点灯回路がある（特許文献１参照）。それらＬＥＤによる順方向電圧降下の総量は、蛍光灯安定器における適合ランプの点灯電圧に対して１倍以上に設定される。この交流用ＬＥＤ点灯回路は、その構造の簡素化や製造コストの低減、電源効率の向上を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２３８５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１に開示の交流用ＬＥＤ点灯回路は、直列に接続されたそれらＬＥＤの発光量を調節することができないから、それらＬＥＤを設置した室内等を適した明るさにすることができないのみならず、常時１００％の出力でＬＥＤが発光するから、それらＬＥＤにおける消費電力を低下させることができず、ＬＥＤの発光に消費される電力の省電力化を図ることができない。また、太陽光によって室内等の照度を十分に確保することができる昼間にそれらＬＥＤから必要以上の明るさが室内に供給され、太陽光を含めた適度な明るさに室内を保持することができない。
【０００５】
本発明の目的は、直列に接続された複数のＬＥＤの発光量を調節することができ、照明を必要とする所定のスペースを最適な明るさにすることができる照明装置を提供することにある。本発明の他の目的は、直列に接続された複数のＬＥＤにおける消費電力を調節することができ、それらＬＥＤの発光に消費される電力の省電力化を図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】
【０００６】
前記課題を解決するための本発明にかかる照明装置の特徴は、直列に接続された複数のＬＥＤ（発光ダイオード）から形成され、照明を必要とする所定のスペースに設置された照明器具と、それらＬＥＤの発光に必要な電力を供給しつつ、それらＬＥＤの明るさを調節するコントローラとを備え、コントローラが、外部電源から入力される交流入力電力を整流して脈流電力を生成する脈流電力生成部と、脈流電力の脈流成分に交流成分を付加して所定波形を有する出力電力を生成する出力電力生成部と、ＰＷＭ信号を利用し、出力電力生成部で生成される出力電力を所定の周波数かつ所定の出力レベルに可変する電力可変部と、電力可変部で可変されて出力電力生成部から出力された出力電力が前記照明器具における共振条件を満たすように出力電力の周波数を共振周波数に変調し、共振周波数に保持した出力電力を照明器具のそれらＬＥＤに出力する共振出力部とから形成されていることにある。
【０００７】
本発明にかかる照明装置の一例としては、照明装置が、照明器具を設置したスペースに近接する外部の照度を計測し、計測した照度をコントローラに出力する照度センサを含み、コントローラが照度センサから出力された照度に比例して出力電力の出力レベルを可変する。
【０００８】
本発明にかかる照明装置の他の一例として、コントローラの電力可変部では、出力電力の周波数を１６ｋＨｚ〜２０ｋＨｚの範囲で可変可能である。
【０００９】
本発明にかかる照明装置の他の一例としては、照明器具における前記ＬＥＤの直列接続の個数が１００〜１８０個の範囲にある。
【発明の効果】
【００１０】
本発明にかかる照明装置によれば、外部電源から入力される交流入力電力を整流した脈流電力を利用し、その脈流電力の脈流成分に交流入力電力の交流成分を付加して所定波形を有する所定の周波数かつ所定の出力レベルの出力電力を生成するとともに、共振周波数に保持した状態でその出力電力を直列に接続された複数のＬＥＤに出力するから、それらＬＥＤの発光量を０〜１００％の範囲で可変することができ、照明を必要とする所定のスペースを最適な明るさにすることができる。照明装置は、それらＬＥＤにおける消費電力を調節することができ、それらＬＥＤの発光に消費される電力の省電力化を図ることができる。この照明装置は、脈流成分に交流成分を付加するから、交流成分によって脈流電力の降下を防ぐことができ、直列に接続された複数のＬＥＤに安定した電力を供給することができる。また、それらＬＥＤに出力する出力電力を照明器具の共振周波数に変調するから、出力電力を無負荷制御することができ、出力電力の損失を防ぐことができる。
【００１１】
照明器具を設置したスペースに近接する外部の照度を計測する照度センサを含み、コントローラが照度センサから出力された照度に比例して出力電力の出力レベルを可変する照明装置は、外部の明るさに応じてそれらＬＥＤの発光量を調節することで、太陽光によって室内等のスペースの照度を十分に確保することが可能な昼間にＬＥＤの発光量を少なくすることができ、照明器具を設置したスペースを、太陽光を含めた適度な明るさに保持することができる。また、明るさを必要とする夜間にそれらＬＥＤの発光量を多くすることができ、夜間においてスペースを十分な明るさに保持することができる。
【００１２】
出力電力の周波数を１６ｋＨｚ〜２０ｋＨｚの範囲で可変可能な照明装置は、高い周波数の出力電力をそれらＬＥＤに出力することで、それらＬＥＤの発光が安定し、それらＬＥＤにフリッカが発生することがなく、照明器具を設置したスペースを快適な明るさに保持することができる。
【００１３】
照明器具におけるＬＥＤの直列接続の個数が１００〜１８０個の範囲にある照明装置は、それら複数のＬＥＤによって照明器具を設置したスペースに光を供給することで、スペースを十分な明るさに保持することができるのみならず、脈流成分に交流成分を付加し、交流成分によって脈流電力の降下を防ぐから、それら複数のＬＥＤにその発光に必要な安定した電力を供給することができ、それらＬＥＤの発行不足を防ぐことができる。この照明装置は、それら複数のＬＥＤの発行量を個々に調節することができ、スペースを適度な明るさに保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一例として示す照明装置のブロック図。
【図２】照明器具の回路図。
【図３】一例として示すコントローラのブロック図。
【図４】図４ａは、出力電力の波形の一例を示し、図４ｂは、出力電力の波形の一例を示し、図４ｃは、出力電力の波形の一例を示し、図４ｄは、出力電力の波形の一例を示す図。
【図５】他の一例として示す照明装置のブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
一例として示す照明装置１０Ａのブロック図である図１等の添付の図面を参照し、本発明にかかる照明装置の詳細を説明すると、以下のとおりである。なお、図２は、一例として示す照明器具１１の回路図であり、図３は、一例として示すコントローラ１３のブロック図である。図４ａ〜４ｄは、ＬＥＤ１５（発光ダイオード）に出力される出力電力の波形の一例を示す図である。
【００１６】
照明装置１０Ａは、照明器具１１と照度センサ１２とコントローラ１３とから形成されている。照明器具１１および照度センサ１２は、インターフェイスを介してコントローラ１３に接続されている。照明装置１０Ａは、赤外線遠隔操作機１４（リモコン）によって遠隔操作することができる。遠隔操作機１４は、照明装置１０ＡのＯＮ／ＯＦＦ操作やＬＥＤ１５の出力操作に使用される。遠隔操作機１４から照明装置１０Ａの受光素子（図示せず）に向かって赤外線信号を発振し、赤外線信号によって照明装置１０ＡのＯＮ／ＯＦＦやＬＥＤ１５の出力を操作する。
【００１７】
照明器具１１は、その発光素子として複数のＬＥＤ１５（発光ダイオード）を利用している。照明器具１１は、照明を必要とする室内や地下建築物等のスペース１６の天井や壁、柱等に設置される。なお、照明器具１１を設置するスペース１６は室内や地下建築物に限定されず、照明器具１１を屋外（外部）に設置することもでき、電車や車、飛行機等の移動機械に設置することもできる。ＬＥＤ１５は、図２に示すように、複数個のそれらが直列に接続され、直列接続の個数が１００〜１８０個の範囲、好ましくは、１３０〜１６０個の範囲にある。それらＬＥＤ１５は、所定の電力が供給されることで発光し、スペース１６に光を供給する。照度センサ１２は、照明器具１１を設置したスペース１６に近接する外部（屋外）の照度を計測し、計測した照度をコントローラ１３に出力する。
【００１８】
コントローラ１３は、ＬＥＤ１５の発光に必要な電力を供給しつつそれらＬＥＤ１５の明るさを調節（調光）する。コントローラ１３は、脈流電力生成部１７と出力電力生成部１８と電力可変部１９と共振出力部２０とから形成されている。コントローラ１３には、中央処理部（ＣＰＵまたはＭＰＵ）とメモリ（記憶部）とを有するコンピュータ（図示せず）が内蔵されている。コンピュータのメモリには、照度センサ１２から出力された照度（センサ１２が照度を電流値または電圧値に換算した値）とＬＥＤ１５の出力との相関関係、ＬＥＤ１５の出力とその出力でＬＥＤ１５を発光させるための出力電力との相関関係が格納されている。
【００１９】
コントローラ１３に内蔵されたコンピュータは、オペレーティングシステムによる制御に基づいて、照度センサ１２から出力された照度（電流値または電圧値）に対応するＬＥＤ１５の出力（発行量）を決定するとともに、決定した出力でＬＥＤ１５を発光させるための出力電力を決定し、決定した出力電力をＬＥＤに出力する。また、コントローラ１３のコンピュータは、遠隔操作機１４からの指示に基づいてＬＥＤ１５の出力（発行量）を調節する。
【００２０】
脈流電力生成部１７は、平滑回路をとおった交流入力電力のマイナス側の値をプラス側に値に平滑し、外部電源（図示せず）から入力される交流入力電力を整流して脈流電力を生成する。出力電力生成部１８は、電流のループ回路を実現しつつ、スイッチング速度を制御し、脈流電力の脈流成分に交流入力電力の交流成分を付加して所定波形を有する出力電力を生成する。
【００２１】
電力可変部１９は、ＰＷＭ信号を利用し、出力電力生成部１８で生成される出力電力を所定の周波数かつ所定の出力レベルに可変する。電力可変部１９は、照度センサ１２から出力された照度（電流値または電圧値）に比例して出力電力の出力レベルを可変し、または、遠隔操作機１４から指示されたＬＥＤ１５の出力に比例して出力電力の出力レベルを可変する。電力可変部１９は、出力電力の周波数を１６ｋＨｚ〜２０ｋＨｚの範囲で可変することができる。共振出力部２０は、照明器具１１（負荷回路）を共振させる共振周波数を決定し、電力可変部１９で可変されて出力電力生成部１８から出力された出力電力が照明器具１１（負荷回路）の共振条件を満たすように出力電力の周波数を共振周波数に変調し、共振周波数に保持した出力電力を照明器具１１のそれらＬＥＤ１５に出力する。
【００２２】
以下、この照明装置１０Ａの作動を説明する。遠隔操作機１４によって照明装置１０ＡをＯＮにする。照明装置１０ＡをＯＮにすると、照明装置１０Ａ（照度センサ１２を含む）に外部電源から交流入力電力が供給される。照度センサ１１２は、外部（室外）の照度を計測し、計測した照度を電流値または電圧値に換算し、換算した電流値または電圧値をコントローラ１３に出力する。
【００２３】
コントローラ１３は、照明器具１１を共振させる共振周波数を決定するとともに、照度センサ１２から出力された照度とＬＥＤ１５の出力との相関関係に基づき、照度センサ１２から出力された電流値または電圧値をメモリにあらかじめ格納された電流値または電圧値に当て嵌め、当て嵌めた値に対応するＬＥＤ１５の出力（０〜１００％）を決定し、その出力でＬＥＤ１５を発光させる電力量を決定する。
【００２４】
コントローラ１３は、ＬＥＤ１５の出力とその出力でＬＥＤ１５を発光させるための出力電力との相関関係に基づき、決定したＬＥＤ１５の出力をメモリにあらかじめ格納された出力に当て嵌め、当て嵌めた出力に対応する出力電力（供給電力）を決定し、決定した出力電力を照明器具１１の共振周波数に変調しつつ、その共振周波数の出力電力をＬＥＤ１５に供給する。なお、遠隔操作機１４からＬＥＤ１５の出力（０〜１００％）が指示された場合、指示された出力に対応する出力電力（供給電力）を決定し、決定した出力電力を照明器具１１の共振周波数に変調しつつ、その共振周波数の出力電力をＬＥＤ１５に供給する。
【００２５】
その一例としてコントローラ１３は、照度センサ１２から出力された電流値が４ｍＡ〜２０ｍＡ（照度を変換した電流値）である場合、４ｍＡ〜２０ｍＡに合わせて出力レベルを０％〜１００％の範囲に決定するとともに、決定した出力レベルに対応する出力電力を決定する。コントローラ１３の出力電力生成部１８は、脈流電力生成部１７から出力された脈流電力の脈流成分と交流入力電力の交流成分とを合成した所定波形の出力電力を電力可変部２０に出力する。電力可変部１９は、ＰＷＭ信号を利用し、出力電力生成部１８から出力された出力電力を所定の周波数かつ決定した出力レベルの出力電力に変換し、その出力電力を共振出力部２０に出力する。共振出力部２０は、電力可変部２０から出力された出力電力を照明器具１１の共振周波数に変調しつつ、その共振周波数の出力電力をＬＥＤ１５に供給する。
【００２６】
他の一例としてコントローラ１３は、照度センサ１２から出力された電圧値が０Ｖ〜１０Ｖ（照度を変換した電圧値）である場合、０Ｖ〜１０Ｖに合わせて出力レベルを０％〜１００％の範囲に決定するとともに、決定した出力レベルに対応する出力電力を決定する。コントローラ１３の出力電力生成部１８は、脈流電力生成部１７から出力された脈流電力の脈流成分と交流入力電力の交流成分とを合成した所定波形の出力電力を電力可変部２０に出力する。電力可変部１９は、ＰＷＭ信号を利用し、出力電力生成部１８から出力された出力電力を所定の周波数かつ決定した出力レベルの出力電力に変換し、その出力電力を共振出力部２０に出力する。共振出力部２０は、電力可変部２０から出力された出力電力を照明器具１１の共振周波数に変調しつつ、その共振周波数の出力電力をＬＥＤ１５に供給する。
【００２７】
図４ａは出力電力の出力レベルが０％の出力電力の波形であり、出力レベルが０％の場合、その波形が交流入力電力を整流した脈流成分と交流成分とを含むが、略直線上の波形となり、脈流成分の出力電力が０（０Ｖ）であり、ＬＥＤ１５は発光しない。図４ｂは出力電力の出力レベルが３０％の出力電力の波形であり、その波形が交流入力電力を整流した脈流成分Ｌ１と交流成分Ｌ２とを含み、すべてのＬＥＤ１５が出力３０％で発光する。図４ｃは出力電力の出力レベルが５０％の出力電力の波形であり、その波形が交流入力電力を整流した脈流成分Ｌ１と交流成分Ｌ２とを含み、すべてのＬＥＤ１５が出力５０％で発光する。図４ｄは出力電力の出力レベルが１００％の出力電力の波形であり、その波形が交流入力電力を整流した脈流成分Ｌ１と交流成分Ｌ２とを含み、すべてのＬＥＤ１５が出力１００％で発光する。なお、ＬＥＤ１５の出力レベルが０％、３０％、５０％、１００％の場合の波形を例示したが、この照明装置１０ＡはＬＥＤ１５の出力レベルを０〜１００％の間で無段階に調節することができる。
【００２８】
図５は、他の一例として示す照明装置１０Ｂのブロック図である。この照明装置１０Ｂは、照明器具１１とコントローラ１３とから形成されている。照明器具１１は、インターフェイスを介してコントローラ１３に接続されている。照明装置１０Ｂは、赤外線遠隔操作機１４によって遠隔操作することができる。遠隔操作機１４は、照明装置１０ＢのＯＮ／ＯＦＦ操作やＬＥＤ１５（図２参照）の出力操作に使用される。遠隔操作機１４から照明装置１０Ｂの受光素子に向かって赤外線信号を発振し、赤外線信号によって照明装置１０ＢのＯＮ／ＯＦＦやＬＥＤ１５の出力を操作する。
【００２９】
照明器具１１は、その発光素子として複数のＬＥＤ１５を利用している。ＬＥＤ１５は、複数個のそれらが直列に接続され、直列接続の個数が１００〜１８０個の範囲、好ましくは、１３０〜１６０個の範囲にある。それらＬＥＤ１５は、所定の電力が供給されることで発光し、スペース１６に光を供給する。コントローラ１３は図１の照明装置のそれと同一であるから、図１と同一の符号を付すことで、この照明装置１０Ｂにおけるコントローラ１３の説明は省略する。なお、電力可変部１９は、出力電力の周波数を１６ｋＨｚ〜２０ｋＨｚの範囲で可変することができる。
【００３０】
以下、この照明装置１０Ｂの作動を説明する。遠隔操作機１４によって照明装置１０ＢをＯＮにする。照明装置１０ＢをＯＮにすると、照明装置１０Ｂに外部電源から交流入力電力が供給される。ＬＥＤ１５の出力（０〜１００％）は、遠隔操作機１４からコントローラ１３に指示される。コントローラ１３は、遠隔操作機１４からの指示に従い、ＬＥＤ１５の出力とその出力でＬＥＤ１５を発光させるための出力電力との相関関係に基づき、指示された出力をメモリにあらかじめ格納された出力に当て嵌め、当て嵌めた出力に対応する出力電力（供給電力）を決定する。コントローラ１３は、決定した出力電力を共振周波数に保持しつつ、その出力電力をＬＥＤ１５に供給する。この照明装置１０Ｂは、遠隔操作機１４を介してＬＥＤの出力レベルを０〜１００％の間で無段階に調節することができる。この照明装置１０Ｂにおける出力電力の波形は図１の照明装置１０Ａのそれらと同一である（図４ａ〜図４ｄ参照）。
【００３１】
それら照明装置１０Ａ，１０Ｂは、外部電源から入力される交流入力電力を整流した脈流電力を利用し、その脈流電力の脈流成分に交流成分を付加して所定波形を有する所定の周波数かつ所定の出力レベルの出力電力を生成するとともに、共振周波数に保持した状態でその出力電力を直列に接続された複数のＬＥＤ１５に出力するから、それらＬＥＤ１５の発光量を０〜１００％の範囲で無段階に可変することができ、照明を必要とする所定のスペース１６を最適な明るさにすることができる。照明装置１０Ａ，１０Ｂは、それらＬＥＤ１５における消費電力を調節することができ、それらＬＥＤ１５の発光に消費される電力の省電力化を図ることができる。照明装置１０Ａ，１０Ｂは、脈流成分に交流成分を付加するから、交流成分によって脈流電力の降下を防ぐことができ、直列に接続された複数のＬＥＤ１５に安定した電力を供給することができる。また、それらＬＥＤ１５に出力する出力電力を共振周波数に変調するから、出力電力を無負荷制御することができ、出力電力の損失を防ぐことができる。
【００３２】
それら照明装置１０Ａ，１０Ｂは、出力電力の周波数を１６ｋＨｚ〜２０ｋＨｚの範囲で可変することができるから、高い周波数の出力電力をそれらＬＥＤ１５に出力することで、それらＬＥＤ１５の発光が安定し、それらＬＥＤ１５にフリッカが発生することがなく、照明器具１１を設置したスペース１６を快適な明るさに保持することができる。照明装置１０Ａ，１０Ｂは、照明器具１１におけるＬＥＤ１５の直列接続の個数が１００〜１８０個の範囲にあり、それら複数のＬＥＤ１５にその発光に必要な安定した電力を供給するから、それら複数のＬＥＤ１５によって照明器具１１を設置したスペース１６に光を供給することで、スペース１６を十分な明るさに保持することができる。
【００３３】
図１の照明装置１０Ａは、コントローラ１３の電力可変部１９が照度センサ１２から出力された照度に比例して出力電力の出力レベルを可変するから、外部の明るさに応じてＬＥＤ１５の発光量を調節することで、太陽光によってスペース１６の照度を十分に確保することが可能な昼間にＬＥＤ１５の発光量を少なくすることができ、照明器具１１を設置したスペース１６を太陽光を含めた適度な明るさに保持することができる。また、明るさを必要とする夜間にＬＥＤ１５の発光量を多くすることができ、夜間においてスペース１６を十分な明るさに保持することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１０Ａ  照明装置
１０Ｂ  照明装置
１１    照明器具
１２    照度センサ
１３    コントローラ
１４    遠隔操作機
１５    ＬＥＤ（発光ダイオード）
１６    スペース
１７    脈流電力生成部
１８    出力電力生成部
１９    電力可変部
２０    共振出力部
【図１】
2011146198.tif 000003
【図２】
2011146198.tif 000004
【図３】
2011146198.tif 000005
【図４】
2011146198.tif 000006
【図５】
2011146198.tif 000007