(57)【要約】【課題】簡単な回路構成で、周囲の明るさにより、ＬＥＤからの発光を制御する装置を提供する。【解決手段】単数あるいは複数の可視光ＬＥＤ１２０が照明器具として機能し、それを駆動する電流はＬＥＤ照明用ドライバーアンプ１３６から供給される。このＬＥＤ照明用ドライバーアンプ１３６にながれる電流は、調光回路１１０からの調光制御信号Ｌにより制御し、ＬＥＤの明るさの調節は、調光制御信号Ｌにパルス幅変調（Pulse Width Modulation：ＰＷＭ）をおこなうことにより行う。パルス幅変調では、ＬＥＤに流す電流がある期間とＬＥＤに流す電流がゼロになる期間が交互にあるので、ＬＥＤに流す電流がゼロになる期間にＬＥＤを受光センサとして用いる。【選択図】  図１
2008300152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光を発光するＬＥＤと、
該ＬＥＤの発光する明るさを設定する明るさ設定回路と、
該ＬＥＤを発光させる信号を発生する発光駆動回路と、
前記ＬＥＤを発光モードと受光モードとに切り替える信号を発生する切り替え信号発生回路と、
前記切り替え信号により、前記ＬＥＤを受光モードとしたときの受光信号と、前記明るさ設定回路からの設定信号との差信号を発生する差信号発生回路と、
該差信号発生回路からの差信号により、前記発光駆動回路を制御することを特徴とするＬＥＤ自動調光装置。
【請求項２】
請求項１に記載するＬＥＤ自動調光装置において、
前記発光駆動回路は、ＬＥＤを発光させる信号として、受光信号と設定信号との差信号により、パスル幅を制御した信号を発生することを特徴とするＬＥＤ自動調光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤを用いた照明装置で、設定した明るさに自動的に調光するＬＥＤ自動調光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
照明の光を制御する時に、ユーザの指定する明るさに調光を行う装置は実用化しているが、周辺からの明るさ（例えば窓から入る太陽光）をもとにして部屋の中の明るさを所望の明るさにする制御は行われていない。例えば、白熱灯の調光は、白熱灯と直列に接続したサイリスタの導通角を制御し、平均電流を変化させて調光する例が多い。これも連続的に白熱灯を調光することはできても、周辺の明るさを考慮していない。
さて、近年、ＬＥＤなどの半導体発光素子が照明用の光源に利用されるようになってきた。半導体発光素子は、高速に点滅あるいは光量の制御が可能である。このＬＥＤを用いた照明装置においても、簡単な回路構成で周囲の明るさを考慮した自動調光については提案されていない。
なお、発光素子であるＬＥＤを、受光素子とし使用したものとして、以下の２つの非特許文献がある。
【０００３】
【非特許文献１】岡本 研正, 「超高輝度発光ダイオードを発光兼受光素子として用いた新しい光デバイス」、電子情報通信学会, 信学技報OQE90-7, 1990 年
【非特許文献２】安倍尚吾、春山真一郎、中川正雄、「LED を光受信機として使う新方式の検討」、電子情報通信学会 信学技報, OCS2006-77, pp. 19-24、 January 2007
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、簡単な回路構成で、周囲の明るさにより、ＬＥＤからの発光を制御する装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、可視光を発光するＬＥＤと、該ＬＥＤの発光する明るさを設定する明るさ設定回路と、該ＬＥＤを発光させる信号を発生する発光駆動回路と、前記ＬＥＤを発光モードと受光モードとに切り替える信号を発生する切り替え信号発生回路と、前記切り替え信号により、前記ＬＥＤを受光モードとしたときの受光信号と、前記明るさ設定回路からの設定信号との差信号を発生する差信号発生回路と、該差信号発生回路からの差信号により、前記発光駆動回路を制御することを特徴とするＬＥＤ自動調光装置である。
前記発光駆動回路は、ＬＥＤを発光させる信号として、受光信号と設定信号との差信号により、パスル幅を制御した信号を発生することもできる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、周辺からの明るさ（例えば窓から入る太陽光）を補う形で部屋の中の明るさを所望の明るさにするので、無駄な照明を行わず、エネルギー消費の節約に役立つ。
しかも、周辺からの明るさを測定する光センサとして照明光源であるＬＥＤ自身を用いるので、光センサデバイスを用いずに、簡単な構造で周辺からの明るさに応じた調光を行うことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明では、周辺からの明るさ（例えば窓から入る太陽光）をもとにして部屋の中の明るさを所望の明るさにする制御をおこない、しかも、この周辺からの明るさを測定する装置として、発光素子がＬＥＤの場合、そのＬＥＤ自身をセンサとして用いて周辺からの明るさを測定し、その測定データをもとに調光量を制御する。
【０００８】
本発明の実施形態における自動調光装置１００の構成図を図１に示す。図１において、単数あるいは複数の可視光ＬＥＤ１２０が照明器具として機能し、それを駆動する電流はＬＥＤ照明用ドライバーアンプ１３６から供給される。このＬＥＤ照明用ドライバーアンプ１３６にながれる電流は、調光回路１１０からの調光制御信号Ｌにより制御し、ＬＥＤの明るさの調節は、調光制御信号Ｌにパルス幅変調（Pulse Width Modulation：ＰＷＭ）をおこなうことにより行う。パルス幅変調では、ＬＥＤに流す電流がある期間とＬＥＤに流す電流がゼロになる期間が交互にあるので、ＬＥＤに流す電流がゼロになる期間にＬＥＤを受光センサとして用いる。
【０００９】
図２，図３は、図１の調光回路１１０からの切り替え信号Ｓ，調光制御信号Ｌ，ＬＥＤを受光センサとして用いたときの受光信号Ｐ，ユーザが設定する明るさの値を示す信号Ｕの関係を示す波形図である。図２は周辺からの光が暗いとき、図３は周辺からの光が明るいときの信号を示している。
図２，図３のグラフにおいて、切り替え制御信号Ｓをオフ（値０）にすることによりＬＥＤ照明用ドライバーアンプの出力信号をカットオフし、ＬＥＤにあたる光の量に応じた微小な電流を受光信号増幅用アンプで増幅して受光信号Ｐとして観測することができる。
なお、図２，図３において、切り替え制御信号Ｓがオン（値１）のときは、ＬＥＤに大きな電流を流してＬＥＤを発光している状態なので、そのときの発光信号Ｐの値は調光回路１１０では無視しており、図示している信号の値は無意味なものである。
このように、切り替え制御信号Ｓは、ＬＥＤを発光モードと受光モードに切り替えている。
【００１０】
切り替え制御信号Ｓをオフにすることにより、ＬＥＤ照明用ドライバーアンプの出力信号をカットオフし、ＬＥＤにあたる光の量に応じた微小な電流を受光信号増幅用アンプで増幅して受光信号Ｐとして観測することができる。このときは、ＬＥＤからの光が消灯されているので、観測される光は、この照明器具以外の光源の光であり、例えば、昼間の場合は窓から入射してくる屋外からの光であり、夜間の場合は他の照明器具からの光である。
この調光装置１１０により、受光信号Ｐとユーザが設定する明るさの値Ｕをもとに、調光信号Ｌのパルス幅を変化させて、ユーザの所望する明るさで照明を光らせることが可能となる。
【００１１】
図２は周辺からの光が暗い時であるが、ユーザが設定する明るさの値Ｕよりも暗いので、この照明器具を使って周辺からの光を補うように光らせ、合計の明るさをユーザの所望する明るさにする。切り替え制御信号を０と１の値を繰り返すようにし、切り替え制御信号が１の期間内にＬＥＤを発光し、切り替え制御信号が０の期間内にＬＥＤを受光センサとして使う。ＬＥＤを受光センサとして用いたときの信号を受光信号増幅用アンプ１３２で増幅した受光信号Ｐが、ユーザが設定する明るさの値Ｕよりも小さい場合、Ｕ−Ｐという値に比例した明るさにする必要があるので、調光制御信号Ｌのパルス幅をＵ−Ｐという値に比例した長さにする。図２の場合は周辺からの光が暗い時（つまりＰが小さな値）なので、Ｕ−Ｐは大きな値となり、その結果調光制御信号Ｌのパルス幅は長くなる。
【００１２】
図３は周辺からの光が明るい時であるが、この場合でも、受光の値Ｐはユーザが設定する明るさの値Ｕよりも暗いので、この照明器具を使って周辺からの光を補うように光らせ、合計の明るさをユーザの所望する明るさにするために、調光制御信号Ｌのパルス幅をＵＰという値に比例した長さにする。図３の場合は周辺からの光が明るい時（つまりＰが大きな値）なので、Ｕ−Ｐは小さな値となり、その結果調光制御信号Ｌのパルス幅は図２と比較すると短くなる。
また、Ｕ−Ｐが負の値をとることもありうるが、その場合は、周辺からの光だけで、すでにユーザが所望する明るさよりも明るいので、それをこの照明器具を使って暗くすることは不可能なので、調光制御信号Ｌのパルス幅はゼロとなり、完全に消灯状態にする。
なお、上述では、切り替え信号と調光制御信号のパスル信号とが同期している実施形態を示した。この場合は、パルス幅変調では、ＬＥＤに流す電流がある期間とＬＥＤに流す電流がゼロになる期間が交互にあるので、電流がゼロとなる期間を受光モードとしている。しかしながら、切り替え信号と調光制御信号のパスル信号とは、必ずしも同期している必要はない。
【００１３】
図４は、図１の調光回路１１０の実施例である。図４において、ユーザの明るさの設定は、可変抵抗１３８と抵抗１３７との直列回路の可変抵抗値をユーザが変化させ、調光回路１１０へ入力している電圧Ｕを変化させることで設定している。ＬＥＤからの受光信号Ｐは、切り替え信号Ｓでトリガパルスを発生するトリガパルス発生回路１１４からのトリガパルスｔを用いて、サンプルホールド回路１１３でサンプルホールドして信号Ｐ’を発生する。この信号Ｐ’は、ユーザの設定値である電圧Ｕとともに、比較回路１１２に入力される。
【００１４】
受光信号Ｐのサンプルホールドのタイミングを決めるトリガパルスｔは、切り替え制御信号発生回路１１５から発生する切り替え制御信号Ｓがオフのとき、即ち、ＬＥＤ１２０（図１参照）が消灯しているときに、受光信号Ｐをサンプルホールド回路１１３でホールド（保持）するための信号である。
比較回路１１２からの電圧Ｕと受光信号Ｐのサンプルホールド信号Ｐ’との差の信号（Ｕ−Ｐ’）を調光制御信号発生回路１１６へ入力し、その差信号にパルス幅が比例する調光制御信号（ＰＷＭ信号）Ｌを発生する。
このようにして、受光信号Ｐをサンプルホールドして、ユーザが設定する値Ｕとの差の信号を発生することにより、調光制御信号Ｌを発生することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のＬＥＤ発光制御装置の構成の概略を示す図である。
【図２】周囲が暗いときの信号のタイムチャートを示す図である。
【図３】周囲が明るいときの信号のタイムチャートを示す図である。
【図４】調光回路の実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００１６】
１００        自動調光装置
１１０            調光回路
１１２            比較回路
１１３            サンプルホールド回路
１１４            トリガパルス発生回路
１１５            切り替え制御信号発生回路
１１６            調光制御信号発生回路
１３２        受光信号増幅用アンプ
１３６            ＬＥＤ照明用ドライバーアンプ
１３７            抵抗
１３８            可変抵抗
【図１】
2008300152.tif 000003
【図２】
2008300152.tif 000004
【図３】
2008300152.tif 000005
【図４】
2008300152.tif 000006