(57)【要約】【課題】滑らかな調光カーブを得ることができるとともに、高い調光比を有する調光制御方法および調光制御装置および照明装置を実現する。【解決手段】外部から入力される調光信号に応じて発光手段に供給する駆動電流の時間比をＰＷＭ制御する調光制御方法において、  前記ＰＷＭ制御と同時に、前記調光信号に応じて前記駆動電流の電流値を制御することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から入力される調光信号に応じて発光手段に供給する駆動電流の時間比をＰＷＭ制御する調光制御方法において、
前記ＰＷＭ制御と同時に、前記調光信号に応じて前記駆動電流の電流値を制御することを特徴とする調光制御方法。
【請求項２】
前記調光信号に応じて前記駆動電流の電流値を制御する動作は、前記調光信号が小さくなるにつれて前記駆動電流の電流値が小さくなるように制御することを特徴とする請求項１に記載の調光制御方法。
【請求項３】
外部から入力される調光信号に応じて発光手段に供給する駆動電流の時間比をＰＷＭ制御する調光制御装置において、
前記調光信号に応じてＰＷＭ制御した前記駆動電流を前記発光手段に供給する駆動手段と、
前記調光信号に応じて前記駆動電流の電流値を制御する電流値制御手段と、
を有することを特徴とする調光制御装置。
【請求項４】
前記電流値制御手段は、前記調光信号が小さくなるにつれて前記駆動電流の電流値が小さくなるように制御することを特徴とする請求項３に記載の調光制御装置。
【請求項５】
外部から入力される調光信号に応じて発光手段に供給する駆動電流の時間比をＰＷＭ制御する照明装置において、
前記調光信号に応じてＰＷＭ制御した前記駆動電流を前記発光手段に供給する駆動手段と、
前記調光信号に応じて前記駆動電流の電流値を制御する電流値制御手段と、
を有することを特徴とする照明装置。
【請求項６】
前記電流値制御手段は、前記調光信号が小さくなるにつれて前記駆動電流の電流値が小さくなるように制御することを特徴とする請求項５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、発光ダイオード（以下ＬＥＤという。）などの発光手段の輝度を調整する調光制御方法および調光制御装置およびこの調光制御方法または調光制御装置を利用した照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図７は従来の調光制御装置の一例を示すブロック図である。
発光手段１は駆動手段２が駆動電流を供給することによって発光する。駆動手段２には外部から調光信号が入力され、この調光信号に応じて発光手段１に供給する駆動電流の時間比をＰＷＭ制御することによって、発光手段１の輝度を制御する。
【０００３】
図８は図７に示した従来の調光制御装置の構成例を示す図である。
発光手段１はＬＥＤなどの発光素子であり、駆動電流の供給により発光する。定電流発生回路２１とＦＥＴ２２は図７における駆動手段２に相当するものである。定電流発生回路２１はＦＥＴ２２をスイッチング制御して、入力電圧Ｖｉｎから発光手段１に供給する駆動電流を生成する。
【０００４】
発光手段１に流れる駆動電流の大きさは、抵抗で構成された電流検出部４で検出され、定電流発生回路２１にフィードバック電圧信号ＦＤＢＫとして入力される。定電流発生回路２１はこのＦＤＢＫ信号が所定の値、すなわち駆動電流が一定値ＩｄｒとなるようにＦＥＴ２２のスイッチングを行なう。通常ＦＥＴ２２のスイッチング周波数は数百ｋＨｚである。
【０００５】
発光手段１の輝度調整は外部から入力される調光信号に従う。調光信号は定電流発生回路２１に入力され、駆動電流の供給を行なう期間をこの調光信号に応じたデューティ比でＰＷＭ制御する。つまり、定電流発生回路２１は、ＰＷＭ制御のＯＮ期間中はＦＥＴ２２をスイッチングし、発光手段１に定電流を供給して駆動し、ＯＦＦ期間中はＦＥＴ２２のスイッチングを止めて発光手段１の駆動を停止する。一般的にこのようなＰＷＭ制御の周波数は数百Ｈｚである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、デューティ比に従った輝度調整では、リニアな輝度調整が可能であるという利点がある一方、駆動電流の立ち上がり／立ち下がり時間によって調光比が制限され、十分な調光比が得られない場合がある。
【０００７】
図８のように、スイッチング方式の駆動手段にＰＷＭ方式の輝度調整を適用した場合を例にあげて説明する。
図９は、定電流発生回路２１によるＰＷＭ制御と実際に発光手段１に流れる電流（Ｉ１とする。）の波形を模式的に示した図である。
【０００８】
図９（ａ）はＰＷＭ制御のデューティ比がおよそ５０％の場合、（ｂ）はデューティ比が小さい場合を示している。図９（ａ）において、電流Ｉ１はＰＷＭ制御でＯＮになると所定の電流値Ｉｄｒまで立ち上がり、ＰＷＭ制御でＯＦＦになると立ち下る。電流Ｉ１の変化には遅延時間が存在するため、それぞれ立ち上がり時間ｔｕｐ、立ち下り時間ｔｄｎだけ遅れて変化する。
【０００９】
ＰＷＭ制御のデューティ比がある程度大きい場合には、電流Ｉ１は問題なくＩｄｒまで立ち上がることができる。しかし、図９（ｂ）に示すように、デューティ比が小さく、ＰＷＭ制御のＯＮ時間が電流Ｉ１の立ち上がり時間ｔｕｐよりも短くなると、電流Ｉ１は電流値Ｉｄｒに到達する前に立ち下ってしまう。このように、ＰＷＭ制御でＯＮになっても駆動電流の値がＩｄｒに達しない状態になると、もはやデューティ比の調整によって発光手段１の輝度を調整することができなくなってしまう。
【００１０】
図１０は発光手段１の調光カーブを示す図である。発光手段１の輝度は、理論上はデューティ比１００％から０％までの全範囲において、デューティ比に応じてリニアに変化する。しかし、デューティ比がある値以下となると、上記のように駆動電流がＩｄｒに達しない状態になり、デューティ比を変化させた際にどのような調光カーブが得られるか予測することができない。そのため、その値以下のデューティ比は輝度制御に利用することができず、実質的に調光比が制限される。
【００１１】
駆動電流の立ち上がり時間ｔｕｐ、立ち下がり時間ｔｄｎをそれぞれ５ｕｓとすると、駆動電流が立ち上がってから立ち下るまで最低１０ｕｓ必要となる。ＰＷＭ制御の周波数を１００Ｈｚ（１周期＝１０ｍｓ）とすると、調光比は１０ｍｓ：１０ｕｓ＝１０００：１となる。
【００１２】
一般的なアプリケーションでは調光比１０００：１は十分な値であるが、例えば航空機のコックピットディスプレイ用バックライトなどの特殊な用途では、少なくとも５０００：１以上の調光比が要求される場合があり、満足な調光比を実現することができない。
【００１３】
そこで、高い調光比を実現するために、下記のような技術が提案されている。
【００１４】
【特許文献１】特開２０００−１８０２１７号公報
【特許文献２】特開２００５−３３２５８６号公報
【００１５】
上記特許文献１に記載された技術は、照明灯の輝度が電源電圧の変動によらず一定となるように駆動電流を制御するとともに、昼間と夜間を判別し、夜間は駆動電流を抵抗で制限した上で駆動期間をＰＷＭ制御するというものである。
【００１６】
上記特許文献２に記載された技術は、減光信号を用いて照明用光源の定電流駆動値を低い値に変更し、定電流駆動期間をＰＷＭ制御するというものである。
【００１７】
しかし、特許文献１のような方法では、昼間用の駆動電流から夜間用の駆動電流に切り替えた際に輝度が大きく変化することになるため、図１１に示すように滑らかな調光カーブを得ることができない。また、昼間用の駆動電流で得られる輝度と夜間用の駆動電流で得られる最大輝度の間にある輝度は、設定することができず、利用できない。
【００１８】
また、夜間用の駆動電流を昼間用の駆動電流と比べて非常に低い値に設計した場合には、調光比を高めることはできても、実質的に利用できない輝度範囲が大きくなってしまう。一方、夜間用の駆動電流を昼間用の駆動電流とあまり変わらない値に設計すれば、調光比の大幅な改善は見込めない上に、図９および図１０で説明した問題が発生する。
【００１９】
特許文献２の構成においても、定電流駆動値の変更は実質的に２段階の切り替えしか行なうことができず、特許文献１の提案と同様の問題がある。
【００２０】
本発明は、上記のような従来の問題をなくし、滑らかな調光カーブを得ることができるとともに、高い調光比を有する調光制御方法および調光制御装置および照明装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記のような目的を達成するために、本発明の請求項１では、外部から入力される調光信号に応じて発光手段に供給する駆動電流の時間比をＰＷＭ制御する調光制御方法において、
前記ＰＷＭ制御と同時に、前記調光信号に応じて前記駆動電流の電流値を制御することを特徴とする。
【００２２】
請求項２では、請求項１に記載の調光制御方法において、前記調光信号に応じて前記駆動電流の電流値を制御する動作は、前記調光信号が小さくなるにつれて前記駆動電流の電流値が小さくなるように制御することを特徴とする。
【００２３】
請求項３では、外部から入力される調光信号に応じて発光手段に供給する駆動電流の時間比をＰＷＭ制御する調光制御装置において、
前記調光信号に応じてＰＷＭ制御した前記駆動電流を前記発光手段に供給する駆動手段と、
前記調光信号に応じて前記駆動電流の電流値を制御する電流値制御手段と、
を有することを特徴とする。
【００２４】
請求項４では、請求項３に記載の調光制御装置において、前記電流値制御手段は、前記調光信号が小さくなるにつれて前記駆動電流の電流値が小さくなるように制御することを特徴とする。
【００２５】
請求項５では、外部から入力される調光信号に応じて発光手段に供給する駆動電流の時間比をＰＷＭ制御する照明装置において、
前記調光信号に応じてＰＷＭ制御した前記駆動電流を前記発光手段に供給する駆動手段と、
前記調光信号に応じて前記駆動電流の電流値を制御する電流値制御手段と、
を有することを特徴とする。
【００２６】
請求項６では、請求項５に記載の照明装置において、前記電流値制御手段は、前記調光信号が小さくなるにつれて前記駆動電流の電流値が小さくなるように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
このように、発光手段に対し、調光信号に応じた時間比で駆動電流を供給するＰＷＭ制御と連動して、駆動電流の電流値も同時に制御することによって、滑らかな調光カーブを得ることができるとともに、高い調光比を有する調光制御方法および調光制御装置および照明装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を用いて本発明の調光制御方法および調光制御装置および照明装置を説明する。
【実施例１】
【００２９】
図１は本発明による調光制御方法および調光制御装置および照明装置の一実施例を示すブロック図であり、図７の従来例に電流値制御手段３を追加した構成となっている。電流値制御手段３は駆動手段２と同様に調光信号が入力され、この調光信号に応じて発光手段１に供給する駆動電流の電流値を制御する。
【００３０】
電流値制御手段３は、調光信号が小さくなるにつれて駆動電流の電流値が小さくなるように制御する。すなわち、電流値制御手段３は、駆動手段２が駆動電流を供給する期間を制御するＰＷＭ制御のデューティ比が小さくなるにつれて駆動電流の電流値も小さくする。
【００３１】
図２はＰＷＭ制御と駆動電流の波形を示す図である。本図では駆動手段２のＰＷＭ制御のデューティ比を大から小へスイープさせている。デューティ比が大きい場合には駆動電流の電流値も大きく、デューティ比が小さくなるにつれて駆動電流の電流値を小さくする。
【００３２】
従来のようにＰＷＭ制御のデューティ比に関わらず電流値を一定にした場合には、デューティ比が小さい場合に駆動電流が所定値まで立ち上がらないという問題が発生する。しかし、本発明のようにデューティ比に応じてその所定値も小さく設定することにより、駆動電流が所定値まで立ち上がらないという問題を回避することができる。
【００３３】
図３は本発明による調光制御方法および調光制御装置および照明装置の調光カーブの例を示す図である。
【００３４】
駆動電流の電流値を一定にしてＰＷＭ制御した場合は、デューティ比がある値以下になると駆動電流が所定の電流値に立ち上がらなくなり、現実にどのような調光カーブが得られるか予測することができない。そのため、その値以下のデューティ比は実質的に輝度制御に利用できず、調光比が制限される。
一方、駆動電流の電流値をデューティ比に応じて小さくし、ＰＷＭ制御のデューティ比が小さい場合でも確実に所定値まで立ち上がるようにすれば、なおＯＮ時間幅の調整により発光手段１の輝度の制御が可能となる。そのため、従来実質的に利用することができなかったデューティ比の範囲まで利用することができるようになるとともに、発光手段１で制御できる輝度の範囲も広がり、調光比を高めることができる。
【００３５】
このように、駆動手段２による駆動電流供給期間のＰＷＭ制御と連動して、駆動電流の電流値自体も同時に制御することによって、高輝度から低輝度まで広範囲にわたって滑らかな調光カーブを得ることができ、高い調光比を実現することができる。
【００３６】
図４は本発明による調光制御方法および調光制御装置および照明装置の構成例を示す図であり、駆動手段２が電流値のフィードバック系を有する場合の例である。
【００３７】
図４では、図８の従来例にオペアンプ３１、可変抵抗３２と３３、抵抗値制御部３４を追加した構成である。
定電流発生回路２１とＦＥＴ２２は図１における駆動手段２に相当するものである。オペアンプ３１、可変抵抗３２と３３、抵抗値制御部３４は図１における電流値制御手段３に相当するものである。
【００３８】
電流検出部４で発光手段１に流れる駆動電流の大きさが検出され、オペアンプ３１に入力される。オペアンプ３１のゲインはデジタルポテンショメータなどの可変抵抗３２と３３の抵抗値で定められる。オペアンプ３１の出力はフィードバック電圧ＦＤＢＫとして定電流発生回路２１に入力される。定電流発生回路２１はこのＦＤＢＫ信号が所定の値となるようにＦＥＴ２２のスイッチングを行ない、発光手段１に供給する電流値を制御する。
【００３９】
図５はオペアンプ３１および可変抵抗３２と３３の関係を回路図で示したものである。可変抵抗３２の抵抗値をＲａ、可変抵抗３３の抵抗値をＲｂとすると、オペアンプ３１のゲインはＲａとＲｂで任意の値に設定することができる。
【００４０】
オペアンプ３１のゲインを大きく設定すると、ＦＤＢＫ信号の電圧値が大きくなり、定電流発生回路２１は駆動電流の電流値が小さくなるようにＦＥＴ２２を制御する。オペアンプ３１のゲインを小さく設定すると、ＦＤＢＫ信号の電圧値が小さくなり、定電流発生回路２１は駆動電流の電流値が大きくなるようにＦＥＴ２２を制御する。つまり、オペアンプ３１のゲインを調整することによって、ゲイン分だけ実際の駆動電流の電流値を制御することができる。
【００４１】
可変抵抗３２と３３の抵抗値は抵抗値制御部３４によって制御される。抵抗値制御部３４には調光信号が入力され、この調光信号に応じて可変抵抗３２と３３の抵抗値が設定される。調光信号が小さい場合には、駆動期間のＰＷＭ制御でＯＮ時間を短くするとともに、抵抗値制御部３４は可変抵抗３２および３３の抵抗値を制御してオペアンプ３１のゲインを小さくし、駆動電流の電流値を小さくする。
【００４２】
このように、ＰＷＭ制御に加えて駆動電流の電流値も同時に制御することによって、実際に発光手段１に流れる駆動電流を抑制することができ、その結果従来の数倍〜数十倍の調光比を実現することが可能となる。
【００４３】
図６は、本発明による調光制御方法および調光制御装置および照明装置の他の構成例を示す図であり、駆動手段２が電流値のフィードバック系および電流設定機能を有する場合の例である。
【００４４】
定電流発生回路２３とＦＥＴ２２は図１における駆動手段２に相当するものである。オペアンプ５１、可変抵抗５２と５３、抵抗値制御部５４からなる電流値制御手段５は、図１における電流値制御手段３に相当するものである。
【００４５】
電流検出部４で発光手段１に流れる駆動電流の大きさが検出され、定電流発生回路２３にＦＤＢＫ信号として入力される。信号Ｉｓｅｔは駆動電流の電流値を設定するための信号であり、定電流発生回路２３に入力される。定電流発生回路２３はＦＤＢＫ信号がこのＩｓｅｔ信号に応じた電圧となるようにＦＥＴ２２のスイッチングを行い、発光手段１に供給する電流値を制御する。すなわち、Ｉｓｅｔ信号の大きさを制御することによって、発光手段１に供給する駆動電流を制御することができる。
【００４６】
Ｉｓｅｔ信号は、定電流発生回路２３が出力する一定電圧のリファレンス電圧Ｖｒｅｆから生成される。リファレンス電圧Ｖｒｅｆはオペアンプ５１に入力される。オペアンプ５１に入力された電圧Ｖｒｅｆは、可変抵抗５２と５３の抵抗値で決まるゲインで増幅され、Ｉｓｅｔ信号として定電流発生回路２３に入力される。
【００４７】
オペアンプ５１のゲインを大きく設定すると、Ｉｓｅｔ信号の電圧値が大きくなり、定電流発生回路２３は駆動電流の電流値が大きくなるようにＦＥＴ２２を制御する。オペアンプ５１のゲインを小さく設定すると、Ｉｓｅｔ信号の電圧値が小さくなり、定電流発生回路２３は駆動電流の電流値が小さくなるようにＦＥＴ２２を制御する。このように、オペアンプ５１のゲインを調整することによって、ゲイン分だけ実際に発光手段１に流れる駆動電流の電流値を制御することができる。
【００４８】
可変抵抗５２と５３の抵抗値は抵抗値制御部５４によって制御される。抵抗値制御部５４には調光信号が入力され、この調光信号に応じて可変抵抗５２と５３の抵抗値が設定される。
【００４９】
駆動手段２が電流設定機能を有する場合でも、図６のように構成することにより、ＰＷＭ制御に加えて駆動電流の電流値も同時に制御することができ、従来と比較して数倍〜数十倍の調光比を実現することが可能となる。
【００５０】
また、図４、図６に示した構成例に限らず、ＰＷＭ制御に加えて駆動電流の電流値も同時に制御することができる構成を採用すれば、従来の数倍〜数十倍の調光比を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は本発明による調光制御方法および調光制御装置および照明装置の一実施例を示すブロック図。
【図２】図２はＰＷＭ制御と駆動電流の波形を示す図。
【図３】図３は本発明による調光制御方法および調光制御装置および照明装置の調光カーブの例を示す図。
【図４】図４は本発明による調光制御方法および調光制御装置および照明装置の構成例を示す図。
【図５】図５はオペアンプ３１および可変抵抗３２と３３の関係を示す回路図。
【図６】図６は本発明による調光制御方法および調光制御装置および照明装置の他の構成例を示す図。
【図７】図７は従来の調光制御装置の一例を示すブロック図。
【図８】図８は図７に示した従来の調光制御装置の構成例を示す図。
【図９】図９は定電流発生回路２１によるＰＷＭ制御と実際に発光手段１に流れる電流Ｉ１の波形を模式的に示した図。
【図１０】図１０は従来例の発光手段１の調光カーブを示す図。
【図１１】図１１は従来例による調光カーブの他の一例を示す図。
【符号の説明】
【００５２】
１          発光手段
２          駆動手段
２１、２３  定電流発生回路
２２        ＦＥＴ
３、５      電流値制御手段
３１、５１  オペアンプ
３２、５２  可変抵抗
３３、５３  可変抵抗
３４、５４  抵抗値制御部
４          電流検出部
ＦＤＢＫ    フィードバック信号
Ｖｒｅｆ    リファレンス電圧
Ｉｓｅｔ    電流値設定信号
【図１】
2008047494.tif 000003
【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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【図７】
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【図８】
2008047494.tif 000010
【図９】
2008047494.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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