(57)【要約】【課題】簡素な構成で発光色あるいは色温度を変えることができる照明装置を提供する。【解決手段】本発明の一形態に係る照明装置は、定電流源と、複数のＬＥＤ直列回路と、スイッチ回路とを具備する。前記複数のＬＥＤ直列回路は、前記定電流源に対して並列的に接続され、順方向加算電圧がそれぞれ等しく発光特性がそれぞれ異なる。前記スイッチ回路は、前記複数のＬＥＤ直列回路のうち前記定電流源と接続される少なくとも１つのＬＥＤ直列回路を選択する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定電流源と、
前記定電流源に対して並列的に接続され、順方向加算電圧がそれぞれ等しく発光特性がそれぞれ異なる複数のＬＥＤ直列回路と、
前記複数のＬＥＤ直列回路のうち前記定電流源と接続される少なくとも１つのＬＥＤ直列回路を選択するスイッチ回路と
を具備する照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置であって、
前記複数のＬＥＤ直列回路は、
発光色が赤色である第１のＬＥＤ素子群からなる第１のＬＥＤ直列回路と、
発光色が緑色である第２のＬＥＤ素子群からなる第２のＬＥＤ直列回路と、
発光色が青色である第３のＬＥＤ素子群からなる第３のＬＥＤ直列回路と
を含む
照明装置。
【請求項３】
請求項２に記載の照明装置であって、
前記複数のＬＥＤ直列回路は、発光色が電球色である第４のＬＥＤ素子群からなる第４のＬＥＤ直列回路をさらに含む
照明装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の照明装置であって、
前記照明装置の外部から入力される入力信号に基づいて、前記スイッチ回路を制御する制御部をさらに具備する
照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子を光源とする照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電球色、白色の光源を混色することにより色温度を可変に制御する照明器具や、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光源を用いて様々な色を表現し、演出用として出力する照明器具が知られている。例えば特許文献１には、ＲＧＢ各色のＬＥＤ（Light Emitting Diode）に対して定電流回路及び色温度設定回路が個別に接続された照明装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３６３０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、照明装置の小型化、低コスト化が進められている。しかしながら、従来の照明装置は、各色のＬＥＤに駆動電流を出力する電源あるいは駆動回路を各色のＬＥＤに対して個別に設置する必要があるため、電源あるいは駆動回路の数が多くなり、照明装置の小型化、構造の簡素化、低コスト化を図ることが難しいという問題がある。
【０００５】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、簡素な構成で発光色あるいは色温度を変え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】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る照明装置は、定電流源と、複数のＬＥＤ直列回路と、スイッチ回路とを具備する。
前記複数のＬＥＤ直列回路は、前記定電流源に対して並列的に接続され、順方向加算電圧がそれぞれ等しく発光特性がそれぞれ異なる。
前記スイッチ回路は、前記複数のＬＥＤ直列回路のうち前記定電流源と接続される少なくとも１つのＬＥＤ直列回路を選択する。
【０００７】
上記照明装置によれば、スイッチ回路によって定電流源に接続される少なくとも１つのＬＥＤ直列回路が選択されるため、色ごとに電源や駆動回路を設置する必要がなくなり、これにより簡素な構成で発光色あるいは色温度を変えることが可能となる。
【０００８】
前記複数のＬＥＤ直列回路は、発光色が赤色である第１のＬＥＤ素子群からなる第１のＬＥＤ直列回路と、発光色が緑色である第２のＬＥＤ素子群からなる第２のＬＥＤ直列回路と、発光色が青色である第３のＬＥＤ素子群からなる第３のＬＥＤ直列回路とを含んでもよい。
これにより、赤、青、緑の各色だけでなく、これらの２色以上の混合色を発光させることができる。
【０００９】
前記複数のＬＥＤ直列回路は、発光色が電球色である第４のＬＥＤ素子群からなる第４のＬＥＤ直列回路をさらに含んでもよい。
これにより、例えば色温度の異なる白色光を得ることができる。
【００１０】
前記照明装置は、前記照明装置の外部から入力される入力信号に基づいて、前記スイッチ回路を制御する制御部をさらに具備してもよい。
これにより、場所や時間、状況等に応じた任意の発光パターンで照明装置を発光させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明の照明装置によれば、色ごとに電源や駆動回路を設置する必要がなくなるため、簡素な構成で発光色あるいは色温度を変えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る照明装置の構成を示すブロック図である。
【図２】上記照明装置におけるＬＥＤユニットの一構成例を示す模式図である。
【図３】比較例に係る照明装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る照明装置の構成を示すブロック図である。
【図５】上記照明装置におけるＬＥＤユニットの一構成例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００１４】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の一実施形態に係る照明装置１００を示すブロック図である。
本実施形態の照明装置１００は、定電流源１０と、光源部２０と、制御部３０とを備える。照明装置１００は、例えば、建屋の居室や車両などの室内灯として構成される。
【００１５】
定電流源１０は、商用電源に接続され、光源部２０へ所定の駆動電流を供給する定電流電源で構成される。
【００１６】
光源部２０は、複数のＬＥＤ素子群からなるＬＥＤ直列回路を有するＬＥＤモジュールで構成される。本実施形態において光源部２０は、第１のＬＥＤ直列回路２０１と、第２のＬＥＤ直列回路２０２と、第３のＬＥＤ直列回路２０３とを有する。
【００１７】
第１のＬＥＤ直列回路２０１は、赤色光を出射する複数（ｎ個）の赤色ＬＥＤ素子群（Ｒ１、Ｒ２，Ｒ３，…，Ｒｎ）で構成される。第２のＬＥＤ直列回路２０２は、緑色光を出射する複数（ｎ個）の緑色ＬＥＤ素子群（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，…，Ｇｎ）で構成される。第３のＬＥＤ直列回路２０３は、青色光を出射する複数（ｎ個）の青色ＬＥＤ素子群（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，…，Ｂｎ）で構成される。
なお、各色のＬＥＤ直列回路の数は３つに限られず、２あるいは４以上であってもよい。また、各ＬＥＤ直列回路２０１〜２０３を構成するＬＥＤの数（ｎ）は特に限定されず、各列において同数であってもよいし、列ごとに異なっていてもよい。
【００１８】
各ＬＥＤ直列回路２０１〜２０３は、定電流源１０に対して並列的に接続される。さらに、各ＬＥＤ直列回路２０１〜２０３の順方向加算電圧は、それぞれ等しくなるように設定される。これにより、すべてのＬＥＤ直列回路２０１〜２０３が定電流源１０に電気的に接続されたとき、定電流源１０から供給される駆動電流が各ＬＥＤ直列回路２０１〜２０３において均等に分流される。
【００１９】
ＬＥＤ直列回路２０１〜２０３の順方向加算電圧を等しくする方法は特に限定されず、適宜の手法で調整することができる。ＬＥＤの順方向電圧（Ｖｆ）は色ごとに異なる場合が多いが、この場合は、各列でＬＥＤの数を異ならせてもよいし、適宜の抵抗値の抵抗素子やダイオード等の半導体素子を適宜の位置に介装してもよい。
【００２０】
ＬＥＤ直列回路２０１〜２０３を構成する各ＬＥＤは、共通の配線基板２２上に実装される。各ＬＥＤは、個々に独立した素子で構成されてもよいが、本実施形態では図１に示すように、複数のＬＥＤ直列回路２０１〜２０３が、ＲＧＢ各色のＬＥＤをそれぞれ搭載した複数のＬＥＤユニット２１の配列体で構成される。
【００２１】
各ＬＥＤユニット２１は、同様な構成を有し、例えば図２に示すように、赤色光を出射する赤色ＬＥＤ（Ｒ）と、緑色光を出射する緑色ＬＥＤ（Ｇ）と、青色光を出射する青色光ＬＥＤ（Ｂ）とを有するＬＥＤパッケージ２１０で構成される。ＬＥＤパッケージ２１０は、ＬＥＤ基板２１１と、各ＬＥＤからの出射光を正面方向（図において上方）へ集光するリフレクタ２１２とを有するチップ部品である。ＬＥＤパッケージ２１０はさらに、集光レンズ２１３を有していてもよい。
【００２２】
図１に示すように、各ＬＥＤユニット２１は、配線基板２２上で色ごとに直列接続される。これにより、定電流源１０側からグランド端子GNDに向かって、赤色ＬＥＤ素子群（Ｒ１、Ｒ２，Ｒ３，…，Ｒｎ）からなる第１のＬＥＤ直列回路２０１と、緑色ＬＥＤ素子群（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，…，Ｇｎ）からなる第２のＬＥＤ直列回路２０２と、青色ＬＥＤ素子群（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，…，Ｂｎ）からなる第３のＬＥＤ直列回路２０３が構成される。
【００２３】
光源部２０は、スイッチ回路２３をさらに有する。スイッチ回路２３は、複数のＬＥＤ直列回路２０１〜２０３のうち定電流源１０と接続される少なくとも１つのＬＥＤ直列回路を選択するように構成される。
【００２４】
本実施形態においてスイッチ回路２３は、定電流源１０と第１のＬＥＤ直列回路２０１との間を電気的に接続することが可能なスイッチ素子ＳＷｒと、定電流源１０と第２のＬＥＤ直列回路２０２との間を電気的に接続することが可能なスイッチ素子ＳＷｇと、定電流源１０と第３のＬＥＤ直列回路２０３との間を電気的に接続することが可能なスイッチ素子ＳＷｂとを有する。各スイッチ素子ＳＷｒ、ＳＷｇ、ＳＷｂは、機械的なスイッチやリレーであってもよいし、トランジスタのような半導体部品であってもよい。
【００２５】
制御部３０は、スイッチ素子ＳＷｒ、ＳＷｇ及びＳＷｂの接続状態を個々に切り替えることが可能に構成される。制御部３０は、スイッチ回路２３の一部として構成されてもよい。制御部３０は、照明装置１００の外部から入力される各種の入力信号に基づいて、スイッチ回路２３を制御することが可能に構成される。入力信号の送信元としては、入力部５１、センサ５２、タイマ５３等が挙げられる。
【００２６】
入力部５１は、ユーザ、管理者等が照明装置１００の発光色を選択するための操作部として機能する。入力部５１は、典型的には、押圧ボタン、タッチパネル、ダイヤルスイッチ、トグルスイッチ等の適宜の入力キーを有し、これらの操作信号を制御部３０へ出力する。
センサ５２としては、人感センサ、照度センサ等が該当し、人の入退室、外光の明るさ等に応じて照明装置１００を調色制御する際にこれらの検出信号が入力信号として制御部３０へ出力される。
タイマ５３は、例えば時刻に応じて発光色を自動的に変更する場合等に用いられる。
【００２７】
以上のように構成される本実施形態の照明装置１００においては、スイッチ回路２３（スイッチ素子ＳＷｒ、ＳＷｇ及びＳＷｂ）の接続状態に応じて、光源部２０におけるＲＧＢ各色の単色発光、あるいは任意の２色あるいは全３色の混色発光が切り替えられる。
【００２８】
例えば、すべてのスイッチＳＷｒ、ＳＷｇ及びＳＷｂがクローズ状態（オン状態）のとき、第１〜第３のＬＥＤ直列回路２０１〜２０３に駆動電流が流れる。ＬＥＤ直列回路２０１〜２０３の順方向加算電圧はそれぞれ等しく設定されているため、各ＬＥＤ直列回路２０１〜２０３に流れる電流は均等（１／３）に分流され、各ＬＥＤ直列回路２０１〜２０３を構成するＬＥＤ素子群が分流特性に応じた発光量で発光する。このとき、光源部２０の照明光は白色となるような分流特性に設定されるのが好ましい。
【００２９】
一方、スイッチ素子ＳＷｒがクローズ状態で、他のスイッチ素子ＳＷｇ及びＳＷｂがオープン状態（オフ状態）のときは、定電流源１０から供給される駆動電流はすべて第１のＬＥＤ直列回路２０１に流れるため、光源部２０の照明光は赤色となる。同様に、スイッチ素子ＳＷｇのみがクローズ状態のとき、及び、スイッチ素子ＳＷｂのみがクローズ状態のときは、光源部２０の照明光は、それぞれ緑色及び青色となる。
【００３０】
逆に、スイッチ素子ＳＷｒのみがオープン状態のとき、定電流源１０から供給される駆動電流は、第２のＬＥＤ直列回路２０２及び第３のＬＥＤ直列回路２０３において２等分される。このとき、第２及び第３のＬＥＤ直列回路２０２，２０３は、分流された駆動電流に対応する発光量で発光し、それぞれが混色されるため、光源部２０の照明光は水色（シアン）となる。同様に、スイッチ素子ＳＷｇのみがオープン状態のとき、及び、スイッチ素子ＳＷｂのみがオープン状態のときは、光源部２０は、それぞれ紫色（マゼンタ）及び黄色（イエロー）となる。
【００３１】
本実施形態の照明装置１００によれば、スイッチ回路２３によって定電流源１０に接続される少なくとも１つのＬＥＤ直列回路２０１〜２０３が選択されるため、色ごとに電源や駆動回路を設置する必要がなくなる。これにより、例えば図３に示す比較例のように、各色のＬＥＤ直列回路２０１〜２０３に駆動電流を設定する駆動回路２５１〜２５３を個々に設置する場合と比較して装置構成を簡素化できるため、照明装置の小型化、軽量化、低コスト化を図ることが可能となる。
【００３２】
さらに本実施形態によれば、制御部３０が入力部５１、センサ５２、タイマ５３等の外部からの入力信号に基づいてスイッチ回路２３の接続を選択操作することが可能に構成されているため、場所や時間、状況等に応じた任意の発光パターンで照明装置１００を発光させることができる。特に、各色のＬＥＤ直列回路２０１〜２０３の駆動電流を個別に制御する駆動回路を必要とすることなく、スイッチ回路２３の選択操作のみによって、全７色の光を出力することができる。
【００３３】
＜第２の実施形態＞
図３は、本発明の他の実施形態に係る照明装置２００を示すブロック図である。
以下、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、第１の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。
【００３４】
本実施形態の照明装置２００は、定電流源１０と、光源部４０と、制御部３０とを備える。本実施形態では、光源部４０の構成が第１の実施形態と異なる。
【００３５】
本実施形態において光源部４０は、赤色ＬＥＤ素子群（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，…，Ｒｎ）からなる第１のＬＥＤ直列回路２０１と、緑色ＬＥＤ素子群（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，…，Ｇｎ）からなる第２のＬＥＤ直列回路２０２と、青色ＬＥＤ素子群（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，…，Ｂｎ）からなる第３のＬＥＤ直列回路２０３と、電球色ＬＥＤ素子群（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，…，Ｌｎ）からなる第４のＬＥＤ直列回路２０４とを有する。これら第１〜第４のＬＥＤ直列回路２０１〜２０４は、定電流源１０に対して並列的に接続される。
【００３６】
ここで、電球色とは、白色よりも色温度が低い白色をいう。電球色の色温度は特に限定されず、例えば、白色の色温度を５０００Ｋとすると、本実施形態において使用される電球色ＬＥＤ素子群（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，…，Ｌｎ）から出射される電球色の色温度は、約２７００Ｋである。第４のＬＥＤ直列回路２０４の順方向加算電圧は、第１〜第３のＬＥＤ直列回路２０１〜２０３の順方向加算電圧と等しくなるように設定される。
【００３７】
ＬＥＤ直列回路２０１〜２０４を構成する各ＬＥＤは、共通の配線基板２２上に実装される。各ＬＥＤは、個々に独立した素子で構成されてもよいし、複数のＬＥＤ直列回路２０１〜２０４が、ＲＧＢ及び電球色の各色のＬＥＤをそれぞれ搭載した複数のＬＥＤユニット４１の配列体で構成されてもよい。
【００３８】
ＲＧＢ各色のＬＥＤは、これらを１つのＬＥＤ素子として混載した単一のＬＥＤ部品として構成されてもよい。この場合、ＬＥＤユニット４１は、例えば図５に模式的に示すように、白色光を出射する白色ＬＥＤ（Ｗ）と、電球色を出射する電球色ＬＥＤ（Ｌ）とを有するＬＥＤパッケージ４１０で構成される。ＬＥＤパッケージ４１０は、ＬＥＤ基板４１１と、各ＬＥＤからの出射光を正面方向（図において上方）へ集光するリフレクタ４１２とを有するチップ部品である。ＬＥＤパッケージ４１０はさらに、集光レンズ４１３を有していてもよい。
【００３９】
スイッチ回路４３も第１の実施形態と異なり、本実施形態では、スイッチ素子ＳＷｒ、ＳＷｇ及びＳＷｂのほかに、定電流源１０と第４のＬＥＤ直列回路２０４との間を電気的に接続することが可能なスイッチ素子ＳＷｌをさらに有する。スイッチ素子ＳＷｌは、機械的なスイッチであってもよいし、トランジスタのような電気的なスイッチであってもよい。
【００４０】
制御部３０は、入力部５１、センサ５２、タイマ５３等の入力信号に基づいて、スイッチ回路４３を制御する。本実施形態においては、ＲＧＢの単色光及びこれら２色以上の混色光（紫、黄、水色、白）のほか、電球色及びこれら各色と電球色との混合色で光源部４０を発光させることが可能となる。
【００４１】
本実施形態によれば、電球色ＬＥＤ素子群からなる第４のＬＥＤ直列回路２０４を備えているため、白色のほか、白色よりも色温度が低い電球色で光源部４０を発光させることができ、さらに白色と電球色との混合色でも発光させることができるため、調色機能だけでなく、一定の調光機能を得ることができる。これにより、例えば、昼間と夜間とで色温度（色味）の異なる白色光を出射することができる。また、照明装置２００が鉄道車両の室内灯として用いられる場合には、例えば、走行中と停車中とで異なる色味の白色光で車内を照明することができる。
【００４２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。
【００４３】
例えば以上の実施形態では、第１〜第３のＬＥＤ直列回路２０１〜２０３がＲＧＢの３色のＬＥＤ素子群でそれぞれ構成されたが、これに限られず、ＲＧＢ以外の他の色光を出射するＬＥＤ素子を含んでもよいし、ＲＧＢ以外の色光を出射するＬＥＤ素子で構成されてもよい。
【００４４】
なお、白色光ＬＥＤは、ＲＧＢ３色のＬＥＤで構成される場合に限られず、紫外線ＬＥＤとＲＧＢ蛍光体とを含むＬＥＤ部品、青色ＬＥＤと黄色蛍光体とを含むＬＥＤ部品などで構成されてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１０…定電流源
２０，４０…光源部
３０…制御部
２１，４１…ＬＥＤユニット
２３，４３…スイッチ回路
１００，２００…照明装置
２０１…第１のＬＥＤ直列回路
２０２…第２のＬＥＤ直列回路
２０３…第３のＬＥＤ直列回路
２０４…第４のＬＥＤ直列回路
【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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