(57)【要約】【課題】電源側の回路やソフトウェアを変更することなく光源側での調光制御が可能な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、光源モジュールと、制御部とを具備する。前記光源モジュールは、マトリクス状に配置された複数の半導体発光素子と、複数のスイッチ素子とを有する。前記複数のスイッチ素子は、前記複数の半導体発光素子の間に設置され、一の半導体発光素子とその周囲の他の半導体発光素子との間の接続を任意に選択することが可能に構成される。前記制御部は、前記複数のスイッチ素子を個別に制御することで、前記定電流源に対する前記複数の半導体発光素子の接続方式を切り替えることが可能に構成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定電流源と、
マトリクス状に配置された複数の半導体発光素子と、前記複数の半導体発光素子の間に設置され、一の半導体発光素子とその周囲の他の半導体発光素子との間の接続を任意に選択することが可能な複数のスイッチ素子と、を有する光源モジュールと、
前記複数のスイッチ素子を個別に制御することで、前記定電流源に対する前記複数の半導体発光素子の接続方式を切り替えることが可能な制御部と
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、
前記制御部は、前記定電流源に対して前記複数の半導体発光素子が直列回路を構成するように前記複数のスイッチ素子を切り替える
照明装置。
【請求項３】
請求項１に記載の照明装置であって、
前記制御部は、前記定電流源に対して前記複数の半導体発光素子が２以上の並列回路を構成するように前記複数のスイッチ素子を切り替える
照明装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の照明装置であって、
前記定電流源に対して並列接続される各半導体発光素子の直列回路は、それぞれ等しい順方向加算電圧を有する
照明装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の照明装置であって、
前記制御部は、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、前記複数のスイッチ素子を制御するように構成される
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】
従来、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を光源とする照明装置の発光は、駆動回路や定電流電源により制御される。この種の照明装置は、器具ごとに定格電流が定められ、その定格に応じた調光制御を行っている。定格電流の変更が生じた場合は、電源等のハードウェア又は駆動回路を制御するソフトウェアで対応するのが一般的である。例えば特許文献１には、ＲＧＢ各色のＬＥＤ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】
しかしながら、定格電流の変更を電源側のハードウェアで対応する場合、回路定数やその部品の変更を伴うため、電源の種別が増えることになる。一方、ソフトウェアによる調光制御で定格電流の変更に対応する場合、調光の分解能が低下するという問題がある。例えば、１％刻みの調光制御が可能な定格電流６００ｍＡの電源において、定格電流を３００ｍＡに設定したい場合、ソフトウェアで出力を５０％に減少させればよいが、当該３００ｍＡを定格として調光する場合、分解能も半分に低下してしまう。
【０００５】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、電源側の回路やソフトウェアを変更することなく光源側での調光制御が可能な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、光源モジュールと、制御部とを具備する。
前記光源モジュールは、マトリクス状に配置された複数の半導体発光素子と、複数のスイッチ素子とを有する。前記複数のスイッチ素子は、前記複数の半導体発光素子の間に設置され、一の半導体発光素子とその周囲の他の半導体発光素子との間の接続を任意に選択することが可能に構成される。
前記制御部は、前記複数のスイッチ素子を個別に制御することで、前記定電流源に対する前記複数の半導体発光素子の接続方式を切り替えることが可能に構成される。
【０００７】
上記照明装置においては、光源モジュールが定電流源に対する複数の半導体発光素子の接続方式を切り替えることが可能に構成されているため、接続方式に応じた分流特性で各半導体発光素子の発光量を制御することができる。これにより、電源側のハードウェアや駆動回路の制御のためのソフトウェアを変更することなく、光源側での調光が可能となる。
【０００８】
前記制御部は、前記定電流源に対して前記複数の半導体発光素子が直列回路を構成するように前記複数のスイッチ素子を切り替えるように構成されてもよい。
この場合、すべての半導体発光素子を定電流源から出力される電流値に対応する発光量で発光させることができる。
【０００９】
前記制御部は、前記定電流源に対して前記複数の半導体発光素子が２以上の並列回路を構成するように前記複数のスイッチ素子を切り替えるように構成されてもよい。
この場合、各半導体発光素子を並列回路の数に対応する分流特性で発光させることができる。
【００１０】
前記定電流源に対して並列接続される各半導体発光素子の直列回路は、典型的には、それぞれ等しい順方向加算電圧を有する。
これにより、定電流源の出力電流を各直列回路で等分に分割することができる。
【００１１】
前記制御部は、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、前記複数のスイッチ素子を制御するように構成されてもよい。
これにより、場所や時間、状況等に応じた任意の発光量で照明装置を発光させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明の照明装置によれば、各半導体発光素子の接続方式に応じた分流特性で発光量を制御することができるので、電源側のハードウェアや駆動回路の制御のためのソフトウェアを変更することなく、光源側での調光が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る照明装置を示すブロック図である。
【図２】上記照明装置における光源モジュールの概略構成図である。
【図３】上記光源モジュールにおける各半導体発光素子の接続例を示す模式図である。
【図４】上記光源モジュールにおける各半導体発光素子の他の接続例を示す模式図である。
【図５】上記光源モジュールにおける各半導体発光素子のさらに他の接続例を示す模式図である。
【図６】図３に示した接続例の変形例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００１５】
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、光源モジュール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。
【００１６】
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。
【００１７】
光源モジュール２０は、照明装置１００の光源部に相当し、複数の半導体発光素子（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ１２）と、複数のスイッチ素子２３とを有するＬＥＤモジュールで構成される。図２は、光源モジュール２０の概略構成図である。
【００１８】
図２に示すように光源モジュール２０は、筐体２１と、マトリクス状に配列された複数のＬＥＤと、これら複数のＬＥＤを支持する配線基板２２とを有する。本実施形態では、光源部２０が３行４列で配置された１２個のＬＥＤ（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ１２）で構成される場合について説明するが、その数はあくまでも一例であり、より多数（例えば数百以上）のＬＥＤが配線基板２２上に搭載されてもよい。
【００１９】
半導体発光素子（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ１２）は、典型的には同一のＬＥＤで構成され、例えば、白色の照明光を出射する白色ＬＥＤで構成される。複数のスイッチ素子２３は、複数の半導体発光素子（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ１２）の間に設置される。つまり、個々の半導体発光素子の周囲には４つのスイッチ素子２３が配置されている。スイッチ素子２３は、一の半導体発光素子とその周囲の他の半導体発光素子との間の接続を任意に選択することが可能な機械的なスイッチやリレー、あるいはトランジスタ等の半導体部品で構成される。
【００２０】
筐体２１は、概略矩形の平面形状を有し、その周囲には、外周側に位置する半導体発光素子（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ４、ＬＥＤ５、ＬＥＤ８、ＬＥＤ９〜ＬＥＤ１２）とスイッチ素子２３を介して接続される複数の入出力端子Ｔが配置される。各入出力端子Ｔは、一組の入力端子及び出力端子で構成される。複数の入出力端子Ｔのうち、少なくとも１つの入力端子は定電流源１０に接続され、少なくとも１つの出力端子は図示しないグランド端子に接続される。
【００２１】
制御部３０は、複数のスイッチ素子２３と電気的に接続され、複数のスイッチ素子２３を個別に制御することで、隣接する２つの半導体発光素子を電気的に接続し、あるいはその接続を遮断する。これにより制御部３０は、定電流源１０に対する複数の半導体発光素子（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ１２）の接続方式（直列回路あるいは並列回路）を切り替えることが可能に構成される。
【００２２】
すなわち、制御部３０は、コンピュータ、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）等のコントローラで構成される。制御部３０は、外部からの入力信号に基づいて、あるいは、内部メモリに格納された制御プログラムを実行することで、定電流源１０に対する光源モジュール２０の各半導体発光素子（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ１２）の電気的な接続形態を切り替える。
【００２３】
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。
入力部５１は、ユーザ、管理者等が照明装置１００の発光量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を発光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量を自動的に変更する場合等に用いられる。
【００２４】
図３〜図５は、半導体発光素子（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ１２）の接続例を示す模式図である。各図において、スイッチ素子２３の矢印は、定電流源１０から供給される電流の向きを表している。
【００２５】
図３は、制御部３０が光源モジュール２０の各半導体発光素子（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ１２）を定電流源１０に対して直列的に接続されるように複数のスイッチ素子２３を切り替えたときの一例を示している。本例では、ＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３、ＬＥＤ４、ＬＥＤ８、ＬＥＤ７、ＬＥＤ６、ＬＥＤ５、ＬＥＤ９、ＬＥＤ１０、ＬＥＤ１１及びＬＥＤ１２の順で接続された直列回路Ｓ１が構成されるが、各半導体発光素子の接続順序（電流経路）はこの例に限られない。
【００２６】
図４は、制御部３０が光源モジュール２０の各半導体発光素子（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ１２）を定電流源１０に対して並列的に接続されるように複数のスイッチ素子２３を切り替えたときの一例を示している。本例では、６つの半導体発光素子ＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ６、ＬＥＤ５、ＬＥＤ９及びＬＥＤ１０がその順で接続された第１の直列回路Ｓ１１と、他の６つの半導体発光素子ＬＥＤ３、ＬＥＤ４、ＬＥＤ８、ＬＥＤ７、ＬＥＤ１１及びＬＥＤ１２がその順で接続された第２の直列回路Ｓ１２とを含み、各直列回路Ｓ１１，Ｓ１２が定電流源１０に対して並列に接続される。
【００２７】
そして図５は、制御部３０が光源モジュール２０の各半導体発光素子（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ１２）を定電流源１０に対して並列的に接続されるように複数のスイッチ素子２３を切り替えたときの他の一例を示している。本例では、４つの半導体発光素子ＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３及びＬＥＤ４がその順で接続された第１の直列回路Ｓ２１と、他の４つの半導体発光素子ＬＥＤ５、ＬＥＤ６、ＬＥＤ７及びＬＥＤ８がその順で接続された第２の直列回路Ｓ２２と、残りの他の４つの半導体発光素子ＬＥＤ９、ＬＥＤ１０、ＬＥＤ１１及びＬＥＤ１２がその順で接続された第３の直列回路Ｓ２３とを含み、各直列回路Ｓ２１〜Ｓ２３が定電流源１０に対して並列に接続される。
【００２８】
各半導体発光素子（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ１２）が図３に示すような１つの直列回路で構成される場合、各半導体発光素子（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ１２）は、定電流源１０の出力電流の大きさに応じた発光量でそれぞれ発光する。例えば、定電流源１０の出力電流が６００ｍＡの場合、各半導体発光素子（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ１２）に流れる電流も６００ｍＡとなる。
【００２９】
一方、各半導体発光素子（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ１２）が図４及び図５に示すような２つあるいは３つの直列回路で構成される場合、定電流源１０の出力電流は、各直列回路で分流され、各半導体発光素子（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ１２）は、その分流特性に応じた発光量でそれぞれ発光する。
【００３０】
図４に示す例では、定電流源１０の出力電流は、２つの直列回路Ｓ１１，Ｓ１２で２等分される。例えば、定電流源１０の出力電流が６００ｍＡの場合、各半導体発光素子（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ１２）に流れる電流は３００ｍＡとなる。
一方、図５に示す例では、定電流源１０の出力電流は、３つの直列回路Ｓ２１〜Ｓ２３で３等分される。例えば、定電流源１０の出力電流が６００ｍＡの場合、各半導体発光素子（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ１２）に流れる電流は２００ｍＡとなる。
【００３１】
なお、並列接続される直列回路の数は上記の例に限られず、４つ以上であってもよい。また、並列接続される各直列回路の順方向加算電圧はそれぞれ等しくなるように構成されるのが好ましい。これにより、定電流源１０の出力電流を各直列回路で等分に分割することができる。
【００３２】
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、光源モジュール２０が定電流源１０に対する複数の半導体発光素子（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ１２）の接続方式を切り替えることが可能に構成されているため、接続方式に応じた分流特性で各半導体発光素子の発光量を制御することができる。これにより、電源側のハードウェアや駆動回路の制御のためのソフトウェアを変更することなく、光源側での調光が可能となる。このため、定電流源１０が調光機能を有しない場合にも、照明装置１００の調光が可能となる。
【００３３】
一方、定電流源１０が調光機能を有する場合には、調光の分解能を低下させることなく調光を行うことができる。すなわち、本実施形態によれば各半導体発光素子（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ１２）の接続を変えることで各半導体発光素子に流れる電流を変えることができるため、例えば、１％刻みの調光制御可能な定格電流６００ｍＡの電源を用いて定格電流を３００ｍＡに変更する場合でも、１％刻みの調光制御が可能である。
【００３４】
さらに本実施形態によれば、光源モジュール２０が各半導体発光素子（ＬＥＤ１〜ＬＤ１２）の接続を任意に設定可能に構成されているため、一部の半導体発光素子に不良が生じたとしても、当該一部の半導体発光素子を経由しない電流パスを任意に設定可能である。
【００３５】
例えば図３に示した直列回路Ｓ１を構成する半導体発光素子（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ１２）群において、ＬＥＤ５あるいはＬＥＤ９が故障等で断線した場合、図６に示すように、ＬＥＤ６からＬＥＤ１０へ電流パスを切り替えることができる。
なお、半導体発光素子（ＬＥＤ１〜ＬＤ１２）の故障検知方法は特に限定されず、例えば、光源モジュール２０から出力される電流値の確認、オン状態に切り替えられたスイッチ素子２３の導通チェックなど任意の方法で実現可能である。
【００３６】
さらに本実施形態によれば、定電流源１０の定格や照明装置１００の仕様や用途に応じて光源モジュール２０をカスタマイズすることができるため、仕様の異なる複数の照明装置について光源モジュール２０の共通化を図ることも可能となる。
【００３７】
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。
【００３８】
例えば以上の実施形態では、光源モジュール２０を構成する半導体発光素子（ＬＥＤ１〜ＬＥＤ１２）には白色光を出射するＬＥＤが採用されたが、勿論これに限られず、発光色を任意に選択することができる。また、図４及び図５に示した回路構成例においては、定電流源１０に対して並列接続される複数の直列回路各々に、相互に異なる色で発光するＬＥＤが採用されてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１０…定電流源
２０…光源モジュール
２３…スイッチ素子
３０…制御部
ＬＥＤ１〜ＬＥＤ１２…半導体発光素子
【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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