(57)【要約】【課題】簡単な構成で発光ダイオードに流れる電流を変更して、調光することができる発光ダイオードを使用した照明装置の提供。【解決手段】発光ダイオードＬＥＤに直流電源２，３，４，Ｃから電流を供給し、発光ダイオードＬＥＤに流れる電流を検出し、検出した電流に基づき、直流電源２，３，４，Ｃをオン／オフ制御することにより、発光ダイオードに流れる電流を制御する照明装置。直流電源２，３，４，Ｃ及び固定電位端子間に接続された抵抗Ｒｓｃと、所定電圧を分圧する分圧回路９と、明るさを設定する操作に応じたデューティ比によるＰＷＭ制御で分圧回路９の分圧比を可変制御するＰＷＭ制御回路６，ＦＥＴと、抵抗Ｒｓｃの両端電圧に関連する電圧、及び分圧回路９の出力電圧を比較する比較回路ＣＯＭＰとを備え、比較回路ＣＯＭＰの比較結果に応じて直流電源２，３，４，Ｃをオン／オフ制御する構成である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１又は複数の発光ダイオードに直流電源から電流を供給し、前記発光ダイオードに流れる電流を検出し、検出した電流に基づき、前記直流電源をオン／オフ制御することにより、前記発光ダイオードに流れる電流を制御するように構成してある照明装置において、
前記直流電源及び固定電位端子間に接続された抵抗と、所定電圧を分圧する分圧回路と、明るさを設定する外部からの操作に応じたデューティ比によるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により、前記分圧回路の分圧比を可変制御するＰＷＭ制御回路と、前記抵抗の両端電圧に関連する電圧、及び前記分圧回路の出力電圧を比較する比較回路とを備え、該比較回路の比較結果に応じて前記直流電源をオン／オフ制御するように構成してあることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記ＰＷＭ制御回路は、前記分圧回路の複数の分圧抵抗の１つに並列に接続され、限流抵抗及び電界効果型トランジスタが直列に接続された直列回路を備え、前記電界効果型トランジスタのゲートにＰＷＭ信号を与えるように構成してある請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記発光ダイオードの明るさを検出するセンサと、該センサが検出した明るさ、及び前記操作で設定された明るさを比較する手段と、該手段が比較した結果に応じて、前記デューティ比を増減する手段とを更に備え、前記発光ダイオードの明るさを前記操作で設定された明るさに対応させるように構成してある請求項１又は２記載の照明装置。
【請求項４】
１又は複数の発光ダイオードに直流電源から電流を供給し、前記発光ダイオードに流れる電流を検出し、検出した電流に基づき、前記直流電源をオン／オフ制御することにより、前記発光ダイオードに流れる電流を制御するように構成してある照明装置において、
前記直流電源及び固定電位端子間に接続された電流検出用抵抗と、複数の抵抗が直列に接続され、該抵抗をバイパスするスイッチを１又は複数有して、所定電圧を分圧する分圧回路と、外部からの操作に応じて前記スイッチをオン又はオフすることにより、前記分圧回路の分圧比を変更する手段と、前記電流検出用抵抗の両端電圧に関連する電圧、及び前記分圧回路の出力電圧を比較する比較回路とを備え、該比較回路の比較結果に応じて前記直流電源をオン／オフ制御するように構成してあることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードに供給する電流値を変化させることによって調光を行なう照明装置に関し、特に、その電流値を制御する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、発光効率が高く、低電圧で使用でき、省エネルギー効果も高いので、白色ダイオードが開発されて以来、液晶表示装置の光源（バックライト）として使用される他、近時では、一般の照明装置にも使用され始めている。これらで使用される場合、単体での出力が小さいので、多数の発光ダイオードをアレー状に並べ、直列に接続して、同一電流を流すのが一般的であり、これにより、発光ムラが生じるのを防止している。
【０００３】
特許文献１には、多数のＬＥＤを直列接続したＬＥＤ直列回路と、ＬＥＤ直列回路に直列に接続され、その通電電流を制御する第１スイッチング素子と、第１スイッチング素子と接地端子との間に接続された複数の並列に接続した抵抗器と、この抵抗器に直列に接続した第２スイッチング素子とからなる抵抗器群と、第２スイッチング素子のそれぞれのオン・オフを設定する設定回路とを備えるＬＥＤ駆動回路が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１９２７３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の、抵抗値を変えることによって電流値を変化させる方式の発光ダイオードを使用した照明装置では、抵抗によるエネルギーの無駄（発熱）が発生するという問題があった。
また、搭載する抵抗の数で調光の段階が決まり、自由に調光することができないという問題があった。
また、明るさ（照度、光度）のバラツキを補正できるものはなかった。
【０００６】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、発光ダイオードに供給する電流値を変化させることにより、自由に調光することができ、抵抗によるエネルギーの無駄（発熱）が小さい発光ダイオードを使用した照明装置を提供することを目的とする。
本発明は、また、明るさ（照度、光度）のバラツキを補正できる発光ダイオードを使用した照明装置を提供することを目的とする。
本発明は、また、発光ダイオードに供給する電流値を変化させることにより調光することができ、抵抗によるエネルギーの無駄（発熱）が小さい発光ダイオードを使用した照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る照明装置は、１又は複数の発光ダイオードに直流電源から電流を供給し、前記発光ダイオードに流れる電流を検出し、検出した電流に基づき、前記直流電源をオン／オフ制御することにより、前記発光ダイオードに流れる電流を制御するように構成してある照明装置において、前記直流電源及び固定電位端子間に接続された抵抗と、所定電圧を分圧する分圧回路と、明るさを設定する外部からの操作に応じたデューティ比によるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により、前記分圧回路の分圧比を可変制御するＰＷＭ制御回路と、前記抵抗の両端電圧に関連する電圧、及び前記分圧回路の出力電圧を比較する比較回路とを備え、該比較回路の比較結果に応じて前記直流電源をオン／オフ制御するように構成してあることを特徴とする。
【０００８】
この照明装置では、１又は複数の発光ダイオードに直流電源から電流を供給し、発光ダイオードに流れる電流を検出して、検出した電流に基づき、直流電源をオン／オフ制御することにより、発光ダイオードに流れる電流を制御する。分圧回路が所定電圧を分圧し、ＰＷＭ制御回路が、明るさを設定する外部からの操作に応じたデューティ比によるＰＷＭ制御により、分圧回路の分圧比を可変制御する。比較回路が、直流電源及び固定電位端子間に接続された抵抗の両端電圧に関連する電圧、及び分圧回路の出力電圧を比較し、比較回路の比較結果に応じて直流電源をオン／オフ制御する。
【０００９】
本発明に係る照明装置は、前記ＰＷＭ制御回路は、前記分圧回路の複数の分圧抵抗の１つに並列に接続され、限流抵抗及び電界効果型トランジスタが直列に接続された直列回路を備え、前記電界効果型トランジスタのゲートにＰＷＭ信号を与えるように構成してあることを特徴とする。
【００１０】
この照明装置では、ＰＷＭ制御回路は、限流抵抗及び電界効果型トランジスタが直列に接続された直列回路が、分圧回路の複数の分圧抵抗の１つに並列に接続され、電界効果型トランジスタのゲートにＰＷＭ信号を与えるように構成してある。
【００１１】
本発明に係る照明装置は、前記発光ダイオードの明るさを検出するセンサと、該センサが検出した明るさ、及び前記操作で設定された明るさを比較する手段と、該手段が比較した結果に応じて、前記デューティ比を増減する手段とを更に備え、前記発光ダイオードの明るさを前記操作で設定された明るさに対応させるように構成してあることを特徴とする。
【００１２】
この照明装置では、センサが、発光ダイオードの明るさを検出し、比較する手段が、センサが検出した明るさ、及び操作で設定された明るさを比較する。その比較した結果に応じて、増減する手段が、ＰＷＭ制御のデューティ比を増減し、発光ダイオードの明るさを操作で設定された明るさに対応させる。
【００１３】
本発明に係る照明装置は、１又は複数の発光ダイオードに直流電源から電流を供給し、前記発光ダイオードに流れる電流を検出し、検出した電流に基づき、前記直流電源をオン／オフ制御することにより、前記発光ダイオードに流れる電流を制御するように構成してある照明装置において、前記直流電源及び固定電位端子間に接続された電流検出用抵抗と、複数の抵抗が直列に接続され、該抵抗をバイパスするスイッチを１又は複数有して、所定電圧を分圧する分圧回路と、外部からの操作に応じて前記スイッチをオン又はオフすることにより、前記分圧回路の分圧比を変更する手段と、前記電流検出用抵抗の両端電圧に関連する電圧、及び前記分圧回路の出力電圧を比較する比較回路とを備え、該比較回路の比較結果に応じて前記直流電源をオン／オフ制御するように構成してあることを特徴とする。
【００１４】
この照明装置では、１又は複数の発光ダイオードに直流電源から電流を供給し、発光ダイオードに流れる電流を検出して、検出した電流に基づき、直流電源をオン／オフ制御することにより、発光ダイオードに流れる電流を制御する。電流検出用抵抗が、直流電源及び固定電位端子間に接続され、分圧回路は、複数の抵抗が直列に接続され、その抵抗をバイパスするスイッチを１又は複数有して、所定電圧を分圧する。変更する手段が、外部からの操作に応じてスイッチをオン又はオフすることにより、分圧回路の分圧比を変更し、比較回路が、電流検出用抵抗の両端電圧に関連する電圧、及び分圧回路の出力電圧を比較し、比較回路の比較結果に応じて直流電源をオン／オフ制御する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る照明装置によれば、簡単な構成で発光ダイオードに流れる電流を変更して、調光することができる発光ダイオードを使用した照明装置を実現することができる。
【００１６】
本発明に係る照明装置によれば、簡単な構成で明るさ（照度、光度）のバラツキを補正できる発光ダイオードを使用した照明装置を実現することができる。
【００１７】
本発明に係る照明装置は、発光ダイオードに供給する電流値を変化させることにより、調光を行い、供給する電流値は比較回路によって制御され、比較回路の基準電位は、接続されているＦＥＴをＰＷＭ制御することによって、自由に変化させることができる為、無段階調光が実現できる。また、照度センサにより明るさをフィードバックすることで、規定の明るさを簡単に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る照明装置の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る照明装置の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明に係る照明装置の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図４】設定される調光段階と、電界効果型トランジスタＦＥＴをＰＷＭ制御するオンデューティ比との対応例を示す説明図である。
【図５】発光ダイオードの１ｍ直下の照度、照度センサの出力電圧及びＡＤ変換値の対応例を示す説明図である。
【図６】本発明に係る照明装置の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明に係る照明装置の実施の形態１の要部構成を示すブロック図である。
この照明装置は、交流電力（ＡＣ入力）を整流する整流回路１と、整流回路１が整流した直流電力をスイッチングするスイッチング回路２と、スイッチング回路２がスイッチングした電力を降圧する変圧器３と、変圧器３の２次側電流を整流するダイオード４とを備えている。
【００２０】
この照明装置は、また、ダイオード４が整流した直流電流を平滑する平滑コンデンサＣと、ダイオード４が整流し平滑コンデンサＣが平滑した直流電流が供給される６個の直列接続された発光ダイオードＬＥＤとを備え、６個目の発光ダイオードＬＥＤのカソードは接地端子（固定電位端子）に接続されている。
この照明装置は、また、６個の発光ダイオードＬＥＤの近傍に設けられた照度センサ（センサ）７と、図示しないリモートコントロール装置からの操作信号光を受光するリモコン受光部８と、照度センサ７及びリモコン受光部８にそれぞれ接続された制御部６とを備えている。尚、照度センサ７に代えて光度センサを使用し、以下の制御を光度に基づき行なうことも可能である。
【００２１】
この照明装置は、また、抵抗Ｒ１，Ｒ２の直列回路と、抵抗Ｒ３，Ｒ４の直列回路とが並列接続され、抵抗Ｒ５及びＮチャネル型電界効果型トランジスタＦＥＴの直列回路が抵抗Ｒ３に並列接続され、制御電源５の定電圧（所定電圧）をそれぞれ分圧する分圧回路９を備えている。抵抗Ｒ２，Ｒ４間の接地ラインには電流検出用抵抗Ｒｓｃが挿入され、抵抗Ｒ２及び電流検出用抵抗Ｒｓｃの接続節点は、接地ラインを通じて、変圧器３の２次側低圧側端子及び平滑コンデンサＣの陰極端子に接続されている。
電界効果型トランジスタＦＥＴのゲートは制御部６によりＰＷＭ制御される。
【００２２】
この照明装置は、また、マイナス入力端子が抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続節点に、プラス入力端子が抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続節点にそれぞれ接続された比較器ＣＯＭＰと、比較器ＣＯＭＰの出力端子がベースに接続されたＮＰＮ型トランジスタＴｒとを備えている。トランジスタＴｒのエミッタは接地されている。
この照明装置は、また、１次側の発光ダイオードのアノードが抵抗Ｒ６を通じて制御電源５に、カソードがトランジスタＴｒのコレクタにそれぞれ接続され、２次側のフォトトランジスタのエミッタが接地され、コレクタがスイッチング回路２に接続されたフォトカプラＰＣを備えている。
【００２３】
この照明装置は、連続的に調光することが可能である。制御部６は、図４にその一部を例示するように、ユーザの操作によりリモコン受光部８で受信して設定される調光段階（照度）と、電界効果型トランジスタＦＥＴをＰＷＭ制御するオンデューティ比とを対応させたテーブルを、内蔵するメモリ６ａに備えている。
制御部６は、リモコン受光部８で受信して設定された調光段階が、例えば、１００％，６０％，５０％，４０％，３０％，２０％，１０％であるとき、それぞれオンデューティ比を０％，４０％，５０％，６０％，７０％，８０％，９０％にして電界効果型トランジスタＦＥＴをＰＷＭ制御する。
【００２４】
分圧回路９の各抵抗Ｒ１〜Ｒ６及び電流検出用抵抗Ｒｓｃは、それぞれの調光段階のときに、抵抗Ｒ１，Ｒ２及び電流検出用抵抗Ｒｓｃにより分圧された電圧と、その調光段階に応じたデューティ比で電界効果型トランジスタＦＥＴをＰＷＭ制御したときに、抵抗Ｒ３〜Ｒ５により分圧された電圧とが一致するように設定されている。
【００２５】
照度センサ７は、発光ダイオードＬＥＤの近傍に設けられているが、図５にその一部を例示するように、発光ダイオードＬＥＤの１ｍ直下の照度１００ｌｘ（ルクス），３００ｌｘ，５００ｌｘ，７００ｌｘ，１０００ｌｘ，１２００ｌｘ，１５００ｌｘから距離換算した各照度のときに、それそれ０．３Ｖ，０．６Ｖ，０．９Ｖ，１．２Ｖ，１．７Ｖ，２．０Ｖ，２．５Ｖを出力する。
照度センサ７が出力した電圧は、制御部６で最大値１０００とする図５に例示するようなＡＤ変換値にアナログ／ディジタル変換される。
【００２６】
制御部６は、図５にその一部を例示するように、設定される調光段階に対応する発光ダイオードＬＥＤの１ｍ直下の照度と、ＡＤ変換値（例えば、７００ｌｘのとき４８０）とを対応させたテーブルをメモリ６ａに備えている。制御部６は、テーブルを参照して読み出したＡＤ変換値と、照度センサ７が出力した電圧のＡＤ変換値とを比較し、その比較結果により、電界効果型トランジスタＦＥＴをＰＷＭ制御するデューティ比を増減制御する。
【００２７】
以下に、このような構成の照明装置の動作を、それを示す図２，３のフローチャートを参照しながら説明する。
制御部６は、リモコン受光部８で調光率（照度）変更の操作信号を受信すると（図２Ｓ１）、受信した調光率に対応したデューティ比のＰＷＭ信号の出力を開始し（Ｓ３）、電界効果型トランジスタＦＥＴをＰＷＭ制御する。これにより、抵抗Ｒ３〜Ｒ５により分圧された電圧が、抵抗Ｒ１，Ｒ２及び電流検出用抵抗Ｒｓｃにより分圧された電圧より高いとき（電流検出用抵抗Ｒｓｃに流れる電流が小さいとき）、比較器ＣＯＭＰが、トランジスタＴｒ及びフォトカプラＰＣを通じて、スイッチング回路２をオンにし、その逆のとき、スイッチング回路２をオフにする。つまり、両電圧が一致するようになり、そのデューティ比に対応する電流が電流検出用抵抗Ｒｓｃ及び発光ダイオードＬＥＤに流れるようになる。
【００２８】
制御部６は、照度センサ７が出力した電圧を周期的（例えば１０秒毎）に読込んで（図３Ｓ１１）、ＡＤ（変換）値に変換し、テーブルから読み出した設定された照度（図２Ｓ１）（例えば７００ｌｘ）に対応するＡＤ（変換）値ＡＤｌｘ（例えば４８０）より大きいか否かを判定する（Ｓ１３）。変換したＡＤ（変換）値が、ＡＤ（変換）値ＡＤｌｘより大きければ、電界効果型トランジスタＦＥＴをＰＷＭ制御しているデューティ比を１パーセント増加させて（Ｓ１７）終了する。
【００２９】
制御部６は、変換したＡＤ（変換）値が、ＡＤ（変換）値ＡＤｌｘより大きくなければ（Ｓ１３）、変換したＡＤ（変換）値が、ＡＤ（変換）値ＡＤｌｘより小さいか否かを判定する（Ｓ１５）。変換したＡＤ（変換）値が、ＡＤ（変換）値ＡＤｌｘより小さければ、電界効果型トランジスタＦＥＴをＰＷＭ制御しているデューティ比を１パーセント減少させて（Ｓ１９）終了する。
制御部６は、以上の動作（Ｓ１１〜Ｓ１９）を１０秒毎に繰返し、最終的に、設定された照度（図２Ｓ１）（例えば７００ｌｘ）を得ることができる。
【００３０】
（実施の形態２）
図６は、本発明に係る照明装置の実施の形態２の要部構成を示すブロック図である。
この照明装置は、図示しないリモートコントロール装置からの操作信号光を受光するリモコン受光部８と、リモコン受光部８に接続された制御部６とを備えている。また、抵抗Ｒ７，Ｒ８の直列回路と、抵抗Ｒ９，Ｒ１０，Ｒ１１，Ｒ１２の直列回路とが並列接続され、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２をバイパスする為のＮＰＮ型トランジスタＴｒ３と、抵抗Ｒ１２をバイパスする為のＮＰＮ型トランジスタＴｒ２とを有し、制御電源５の定電圧（所定電圧）をそれぞれ分圧する分圧回路１０を備えている。
【００３１】
抵抗Ｒ８，Ｒ１２間の接地ラインには電流検出用抵抗Ｒｓｃが挿入され、抵抗Ｒ８及び電流検出用抵抗Ｒｓｃの接続節点は、接地ラインを通じて、変圧器３の２次側低圧側端子及び平滑コンデンサＣの陰極端子に接続されている。
トランジスタＴｒ２，Ｔｒ３の各ベースは制御部６にそれぞれ接続され、トランジスタＴｒ２，Ｔｒ３は、制御部６によりそれぞれオン又はオフにされる。
【００３２】
この照明装置は、また、マイナス入力端子が抵抗Ｒ７，Ｒ８の接続節点に、プラス入力端子が抵抗Ｒ９，Ｒ１０の接続節点にそれぞれ接続された比較器ＣＯＭＰと、比較器ＣＯＭＰの出力端子がベースに接続されたＮＰＮ型トランジスタＴｒ１とを備えている。トランジスタＴｒ１のエミッタは接地されている。
この照明装置は、また、１次側の発光ダイオードのアノードが抵抗Ｒ６を通じて制御電源５に、カソードがトランジスタＴｒ１のコレクタにそれぞれ接続され、２次側のフォトトランジスタのエミッタが接地され、コレクタがスイッチング回路２に接続されたフォトカプラＰＣを備えている。
【００３３】
分圧回路１０は、トランジスタＴｒ２，Ｔｒ３が、（オフ、オフ）、（オン、オフ）、（オフ（オン）、オン）の場合の３通りの出力電圧を、比較器ＣＯＭＰのプラス入力端子に与えることができ、調光段階を３段階に切替えることができる。
分圧回路１０の各抵抗Ｒ７〜Ｒ１２及び電流検出用抵抗Ｒｓｃは、それぞれの調光段階のときに、抵抗Ｒ７，Ｒ８及び電流検出用抵抗Ｒｓｃにより分圧された電圧と、その調光段階に応じたトランジスタＴｒ２，Ｔｒ３のオン／オフ状態で抵抗Ｒ９〜Ｒ１２により分圧された電圧とが一致するように設定されている。その他の構成は、実施の形態１で説明した照明装置の構成（図１）と同様であるので、説明を省略する。
【００３４】
このような構成の照明装置では、制御部６は、リモコン受光部８で調光率（照度）変更の操作信号を受信すると、受信した調光率（照度）に対応して、トランジスタＴｒ２，Ｔｒ３をそれぞれオン又はオフにする。これにより、抵抗Ｒ９〜Ｒ１２により分圧された電圧が、抵抗Ｒ７，Ｒ８及び電流検出用抵抗Ｒｓｃにより分圧された電圧より高いとき（電流検出用抵抗Ｒｓｃに流れる電流が小さいとき）、比較器ＣＯＭＰが、トランジスタＴｒ１及びフォトカプラＰＣを通じて、スイッチング回路２をオンにし、その逆のとき、スイッチング回路２をオフにする。つまり、両電圧が一致するようになり、その調光率（照度）に対応する電流が電流検出用抵抗Ｒｓｃ及び発光ダイオードＬＥＤに流れるようになる。
【符号の説明】
【００３５】
２  スイッチング回路
３  変圧器
４  ダイオード
５  制御電源
６  制御部
６ａ  メモリ
７  照度センサ
８  リモコン受光部
９，１０  分圧回路
Ｃ  平滑コンデンサ
ＣＯＭ  比較器
ＦＥＴ  電界効果型トランジスタ
ＬＥＤ  発光ダイオード
ＰＣ  フォトカプラ
抵抗Ｒ１〜Ｒ１２  抵抗
Ｒｓｃ  電流検出用抵抗
Ｔｒ，Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３  トランジスタ
【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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