(57)【要約】【課題】  入力アナログ信号に基づいて好適に発光色を変化させると共に、発光色の制御をも可能とするＬＥＤ照明装置を提供する。【解決手段】  入力信号をフィルタリングして複数の帯域に分割するフィルタリング部と、フィルタリング部から出力される帯域毎のそれぞれの信号に対し演算を施す演算部と、演算部による演算結果に基づいて、２色以上のＬＥＤを有するＬＥＤ群を駆動する駆動部と、を備えるＬＥＤ照明装置が提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号をフィルタリングして複数の帯域に分割するフィルタリング部と、
前記フィルタリング部から出力される帯域毎のそれぞれの信号に対し演算を施す演算部と、
前記演算部による演算結果に基づいて、２色以上のＬＥＤを有するＬＥＤ群を駆動する駆動部と、
を備えることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項２】
前記フィルタリング部は、複数のフィルタを備え、
前記複数のフィルタのそれぞれの通過周波数帯域の特性は、周波数軸上で隣り合う通過周波数帯域の立と下り部分と立ち上がり部分を加算した結果が元の周波数特性と近似の特性となるように、位相特性がリニアに変化する様に設定されること、を特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項３】
前記複数のフィルタのそれぞれはリニアフェーズフィルタであり、
前記演算部は絶対値回路を有し、入力の絶対値を求めた上で演算を行うこと、を特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項４】
前記演算部は、前記２色以上のＬＥＤのそれぞれの色について、前記フィルタリング部から出力される帯域毎の信号に所定の減衰係数を掛けて加算した結果を出力し、
前記駆動部は、前記２色以上のＬＥＤについての前記演算部による演算結果に基づいて、前記２色以上のＬＥＤをそれぞれ駆動すること、を特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項５】
前記フィルタリング部は、前記入力信号を低域側から順に４つの帯域に分割する第１から第４の４つのフィルタを有し、
前記ＬＥＤ群は、白色ＬＥＤ列、赤色ＬＥＤ列、緑色ＬＥＤ列および青色ＬＥＤ列を有し、
Ｌ１、Ｍ１、Ｍ２、Ｈ１がそれぞれ第１から第４のフィルタによるフィルタリング後の信号のレベル、ＡＴＴ１０〜ＡＴＴ１３、ＡＴＴ２０〜ＡＴＴ２３、ＡＴＴ３０〜ＡＴＴ３３、ＡＴＴ４０〜ＡＴＴ４３が減衰係数、ｋ１〜ｋ４が乗算係数を表すとき、前記演算部は、白色ＬＥＤ列、赤色ＬＥＤ列、緑色ＬＥＤ列および青色ＬＥＤ列を駆動するための出力Ｗ、Ｒ、Ｇ、Ｂを、下記の数式、
【数３】
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によって求めること、を特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のＬＥＤ照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光源として発行ダイオード（以下、ＬＥＤと記す）を用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
省エネルギーと環境への配慮の両立する照明装置として、ＬＥＤを用いた照明装置が注目を集めている。ＬＥＤを用いた照明装置は、低消費電力、省スペースという利点を有する半面、ＬＥＤは半導体素子であり、従来の照明に用いられてきた白熱電球や蛍光灯とは全く異なる素子である為、ＬＥＤを用いた照明装置の応用、特に光による演出を目的とするような分野への応用は未だ進展していないのが現状である。
【０００３】
下記特許文献１は、ＬＥＤを用いたイルミネーションディスプレイ装置について開示している。しかしながら、特許文献１のディスプレイ装置は、オーディオ機器への使用を目的とするものに留まり、光演出の為の照明装置として用いるために発光色の好適な制御等までを考慮した設計がなされているとは言えない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２５２６７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明は、入力アナログ信号に基づいて好適に発光色を変化させると共に、発光色の制御をも可能とするＬＥＤ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】
【０００６】
上記目的を達成する為、本発明の一つの側面によれば、入力信号をフィルタリングして複数の帯域に分割するフィルタリング部と、フィルタリング部から出力される帯域毎のそれぞれの信号に対し演算を施す演算部と、演算部による演算結果に基づいて、２色以上のＬＥＤを有するＬＥＤ群を駆動する駆動部と、を備えるＬＥＤ照明装置が提供される。
【０００７】
上記構成によって、入力信号に基づいて好適に発光色を変化させることが可能であると共に発光色の制御も可能となる。
【０００８】
フィルタリング部は、複数のフィルタを備える構成であっても良い。この場合、複数のフィルタのそれぞれの通過周波数帯域の特性は、周波数軸上で隣り合う通過周波数帯域の立ち下り部分と立ち上がり部分を加算した結果が元の周波数特性と近似の特性となるように、位相特性がリニアに変化する様に設定されていても良い。この構成により、複数のフィルタ通過前後の信号の位相特性が整合されることになる。
【０００９】
複数のフィルタのそれぞれはリニアフェーズフィルタであっても良い。また、演算部は絶対値回路を有し、入力の絶対値を求めた上で演算を行う構成であっても良い。
【００１０】
演算部は、２色以上のＬＥＤのそれぞれの色について、フィルタリング部から出力される帯域毎の信号に所定の減衰係数を掛けて加算した結果を出力する構成であっても良い。この場合、駆動部は、２色以上のＬＥＤについての演算部による演算結果に基づいて、２色以上のＬＥＤをそれぞれ駆動する構成であっても良い。
【００１１】
フィルタリング部は、入力信号を低域側から順に４つの帯域に分割する第１から第４の４つのフィルタを有する構成であっても良い。この場合、ＬＥＤ群は、白色ＬＥＤ列、赤色ＬＥＤ列、緑色ＬＥＤ列および青色ＬＥＤ列を有し、Ｌ１、Ｍ１、Ｍ２、Ｈ１がそれぞれ第１から第４のフィルタによるフィルタリング後の信号のレベル、ＡＴＴ１０〜ＡＴＴ１３、ＡＴＴ２０〜ＡＴＴ２３、ＡＴＴ３０〜ＡＴＴ３３、ＡＴＴ４０〜ＡＴＴ４３が減衰係数、ｋ１〜ｋ４が乗算係数を表すとき、演算部は、白色ＬＥＤ列、赤色ＬＥＤ列、緑色ＬＥＤ列および青色ＬＥＤ列を駆動するための出力Ｗ、Ｒ、Ｇ、Ｂを、下記の数式、
【数１】
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によって求める構成であっても良い。
【発明の効果】
【００１２】
以上述べたように本発明によれば、入力信号に基づいて好適に発光色を変化させることが可能であると共に発光色の制御も可能となる。入力信号がサウンド信号である場合、入力サウンド信号に基づいて好適に光演出を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態によるＬＥＤ照明装置の構成を表すブロック図である。
【図２】図２は、図１のＬＥＤ照明装置における４つのフィルタの通過帯域特性の例を表すグラフである。
【図３】図３は、図１のＬＥＤ照明装置におけるＬＥＤ駆動回路の構成を表す回路図である。
【図４】図４は、デジタル処理によってＬＥＤ駆動信号を生成する場合の処理づフローである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
第１の実施形態
図１は、本発明の第１の実施形態によるＬＥＤ照明装置１０の構成を表すブロック図である。ＬＥＤ照明装置１０は、アナログ信号（例えばオーディオ信号）に基づいて白色（擬似白色）ＬＥＤ列９１、赤色ＬＥＤ列９２、緑色ＬＥＤ列９３、および青色ＬＥＤ列９４を駆動するように構成されている。この構成により、入力オーディオ信号の周波数分布に応じて様々な色調が作り出され、照明装置として優れた演出を行うことが可能である。なお、各ＬＥＤ列におけるＬＥＤの段数や列数は、用途に応じて様々な数を採用することができるので、図１では、白色ＬＥＤ列９１、赤色ＬＥＤ列９２、緑色ＬＥＤ列９３、および青色ＬＥＤ列９４について、それぞれ、ｋ列、Ｌ列、ｍ列、ｎ列と表している。
【００１６】
図１に示すように、ＬＥＤ照明装置１０は、入力アナログ信号をバッファリングし且つ入力アナログ信号を必要な振幅レベルに増幅する緩衝増幅器２１を有する。緩衝増幅器２１によって増幅されたアナログ信号は、フィルタ３１〜３４に入力される。フィルタ３１は、低域濾波器（ローパスフィルタ）であり、フィルタ３２及び３３は、それぞれ通過帯域の異なる帯域濾波器（バンドパスフィルタ）であり、フィルタ３４は、高域濾波器（ハイパスフィルタ）である。
【００１７】
白色ＬＥＤ列９１、赤色ＬＥＤ列９２、緑色ＬＥＤ列９３および青色ＬＥＤ列９４に対応して、４組の減衰器４１ａ〜４１ｄ、減衰器４２ａ〜４２ｄ、減衰器４３ａ〜４３ｄ、減衰器４４ａ〜４４ｄが設けられている。詳細には、減衰器４１ａ〜４１ｄには、フィルタ３１〜３４の出力がそれぞれ入力される。同様に、減衰器４２ａ〜４２ｄにはフィルタ３１〜３４の出力がそれぞれ入力され、減衰器４３ａ〜４３ｄにはフィルタ３１〜３４の出力がそれぞれ入力され、減衰器４４ａ〜４４ｄにはフィルタ３１〜３４の出力がそれぞれ入力される。
【００１８】
ＬＥＤ照明装置１０には、白色ＬＥＤ列９１、赤色ＬＥＤ列９２、緑色ＬＥＤ列９３および青色ＬＥＤ列９４に対応して、４つの加算器５１〜５４が設けられている。白色ＬＥＤ列９１に対応して設けられた加算器５１には、減衰器４１ａ〜４１ｄからの出力が入力される。４つの入力信号をどのように加算するかは、加算器５１に予め設定しておいても良い。この構成により、加算器５１は、フィルタ３１〜３４からの出力を様々な形式で演算した出力を生成することができる。なお、前段の減衰器４１ａ〜４１ｄから加算器５１に入力される信号は、正及び負に振れる信号であるため、加算器５１は、入力信号の絶対値を出力する絶対値回路、あるいは全波整流回路を通した後に加算処理が行われるように構成されているが、逆の構成であっても良いのは言うまでもない。なお、加算器５２〜５４の構成は加算器５１と構成と同じであるため、その説明は省略する。
【００１９】
ＬＥＤ照明装置１０には、白色ＬＥＤ列９１、赤色ＬＥＤ列９２、緑色ＬＥＤ列９３および青色ＬＥＤ列９４に対応して、４つのＬＥＤ駆動回路６１〜６４が設けられている。各ＬＥＤ駆動回路６１〜６４は、定電流駆動回路として構成されている。加算器５１〜５４からの出力は、それぞれ、ＬＥＤ駆動回路６１〜６４に入力される。この構成により、白色ＬＥＤ列９１は加算器５１の出力に応じた電流値で駆動されて発光する。同様に、赤色ＬＥＤ列９２は加算器５２の出力に応じた電流値で駆動されて発光し、緑色ＬＥＤ列９３は加算器５３の出力に応じた電流値で駆動されて発光し、青色ＬＥＤ列９４は加算器５４の出力に応じた電流値で駆動されて発光する。
【００２０】
図２は、フィルタ３１〜３４の通過帯域特性の例を表すグラフである。図２の例において、グラフＧ１はフィルタ（ローパスフィルタ）３１の通過域特性を表し、グラフＧ２はフィルタ（バンドパスフィルタ）３２の通過域特性を表し、グラフＧ３はフィルタ（バンドパスフィルタ）３３の通過域特性を表し、グラフＧ４はフィルタ（ハイパスフィルタ）３４の通過域特性を表す。すなわち、フィルタ３１〜３４は、低域側から順に、所定の帯域を通過させるように構成されている。この構成によれば、例えば、太鼓の音のような低く響くサウンドの信号が入力される場合、白色ＬＥＤ列９１が強く発光される。また、入力サウンド信号における周波数帯域に応じて赤、緑、青のＬＥＤが発光することになるので、入力サウンド信号に応じて独特の演出がなされることになる。
【００２１】
また、フィルタ３１〜３４は、周波数に対する位相特性が直線的に変化するようにリニアフェーズフィルタとして構成されている。フィルタ３１〜３４の特性は、詳細には、次のように構成されている。フィルタ３１の周波数特性（Ｇ１）の立ち下り部分と、フィルタ３２の周波数特性（Ｇ２）の立ち上がり部分を加算した結果が元の周波数特性と近似の特性となるように、位相特性がリニアに変化する様に設定される。フィルタ３２の周波数特性（Ｇ２）の立ち下り部分と、フィルタ３３の周波数特性（Ｇ３）の立ち上がり部分についても同様に設定され、また、フィルタ３３の周波数特性（Ｇ３）の立ち下り部分と、フィルタ３４の周波数特性（Ｇ４）の立ち上がり部分についても同様に設定される。さらに具体的には、図２に示されるように、フィルタ３１とフィルタ３２のカットオフ周波数（ここでは、利得が−３ｄＢとなる周波数とする）が周波数ｆ１に揃うように設定される。この場合、フィルタ３１とフィルタ３２の各特性のクロスポイントは１箇所である。同様に、フィルタ３２とフィルタ３３のカットオフ周波数が周波数ｆ２に揃うように設定され、また、フィルタ３３とフィルタ３４のカットオフ周波数が周波数ｆ３に揃うように設定される。フィルタ特性の立ち下り部分では、入力信号に対する出力信号の位相が遅れ、フィルタ特性の立ち上がり部分では、入力信号に対する出力信号の位相が進む。よって、フィルタ特性を上述のように設定することによって、ＬＥＤ照明装置１０への入力アナログ信号と出力信号の位相や振幅が整合することとなり、ＬＥＤ照明装置１０の出力としての発光状態が、入力アナログ信号に整合したものとなる。特に、入力アナログ信号がサウンド信号である場合には、入力サウンド信号の位相と、出力としてのＬＥＤ群の発光状態の位相が整合することとなる為、入力サウンド信号の位相に整合して違和感のない照明演出を実現することができることになる。
【００２２】
ＬＥＤ駆動回路６１〜６４は、各色のＬＥＤ列９１〜９４を駆動するよう構成された定電流回路であり、その一例は図３に示すようなものである。なお、図３では、ＬＥＤ駆動回路６１および白色ＬＥＤ列９１の構成例について示しているが。他のＬＥＤ駆動回路６２〜６４および赤色ＬＥＤ列９２〜青色ＬＥＤ列９４も同様の構成を有している。図３に示すように、ＬＥＤ駆動回路６１は、オペアンプＯＰを用いた負帰還増幅回路として構成されており、出力段トランジスタＴｒのエミッタに接続された抵抗によって白色ＬＥＤ列９１に流れる電流を検出し、その検出結果を帰還回路を介してオペアンプＯＰに帰還させる構成となっている。
【００２３】
第２の実施形態
上述の第１の実施形態は、アナログの式の回路構成によって、フィルタリングから加算器までの構成を実現するものであったが、これらをデジタル処理によって実現することもできる。第２の実施形態では、図４のフローチャートに示すようにデジタル処理によって第１の実施形態の説明した動作を実現する。なお、図４の処理は、入力アナログ信号に対応するデータをＰＣ（パーソナルコンピュータ）等に入力してソフトウェア処理する、信号処理プロセッサによって処理する等の実現手法が考えられる。
【００２４】
図４に示すように、初めに所定量のデータ（例えば、サウンドデータ）を入力する（ステップＳ１）。説明の簡単のため、入力データは、変数Ｄに入力されるものとする（以下、入力データＤと記す）。入力データＤに対して低域濾波処理を行い、入力データＤの低周波数成分である低域データＬ１を得る（ステップＳ２）。次に、入力データＤに対して高域濾波処理を行い、入力データＤの高周波数成分である高域データＨ１を得る（ステップＳ３）。次に、Ｄ−Ｌ１−Ｈ１の演算を行うことによって、低域データＬ１の帯域と高域データＨ１の帯域の中間の帯域の成分に対応する中間域データＭを得る（ステップＳ４）。
【００２５】
次に、中間域データＭに対して低域濾波処理を行うことによって、中間域データＭの帯域中の低域成分に対応する低域データＭ１を得る（ステップＳ５）。次に、中間域データＭから低域データＭ１を減算することによって、中間域データＭの帯域中の高域成分に対応する高域データＭ２を得る（ステップＳ６）。これら演算により、入力データＤは、低域側から順に、Ｌ１，Ｍ１，Ｍ２，Ｈ１の４つの帯域の成分に分けられることになる。以上までの処理が、フィルタ３１〜３４での処理に相当する。
【００２６】
次に、ステップＳ７〜Ｓ１０によって、図１の減衰器４１ａ〜４４ｄおよび加算器５１〜５４の動作に対応する処理を行う。具体的には、白色ＬＥＤ列９１用の出力（Ｗ）、赤色ＬＥＤ列９２用の出力（Ｒ）、緑色ＬＥＤ列９３用の出力（Ｇ）、青色ＬＥＤ９４用の出力（Ｂ）を、以下の演算によって求める。
【数２】
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例えば、白色の出力（Ｗ）に関しては、減衰係数ＡＴＴ１０、ＡＴＴ２０、ＡＴＴ３０、ＡＴＴ４０および乗算係数ｋ１を所望の値に設定することによって、各成分のデータＬ１，Ｍ１，Ｍ２，Ｈ１を様々な形式で統合した出力を得ることができる。赤色用の出力（Ｒ）、緑色用の出力（Ｇ）、青色用の出力（Ｂ）についても同様である。これらの出力Ｗ，Ｒ，Ｇ，ＢをそれぞれＬＥＤ駆動回路６１〜６４の入力とすることによって、出力Ｗ，Ｒ，Ｇ，Ｂの値に応じた電流で、それぞれ、白色ＬＥＤ列９１、赤色ＬＥＤ列９２、緑色ＬＥＤ列９３、青色ＬＥＤ列９４が駆動されることになる。上記Ｓ１〜Ｓ１０の一連の処理を時系列で全ての入力データについて実行する。
【００２７】
図４に示すデジタル処理の場合にも、図１に示すアナログ式（第１の実施形態）の場合と同様の効果を実現することができる。
【００２８】
上述のような効果を有する、本発明の実施形態によるＬＥＤ駆動装置は、あらゆる目的で使用することができるが、特に、歌手の舞台照明の目的での使用や、カラオケ設備での照明演出の目的での使用において優れた効果を発揮することが理解される。
【００２９】
以上説明した本発明の実施形態に関しては様々な変形例を構成することができる。例えば、上述の実施形態では、入力信号を４つの帯域に分割しているが、分割する帯域の数は４つの場合に限られない。分割する帯域の数は、１以上のあらゆる分割数を考慮することができる。また、上述の実施形態では、入力信号に基づいて４色のＬＥＤを点灯させて様々な色を作り出すように構成されているが、駆動するＬＥＤの色の数は４つの場合に限られない。入力信号に基づいて１色以上のＬＥＤを駆動するよう構成されていればよいのである。例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色のＬＥＤを駆動するよう構成しても良い。単色のＬＥＤが駆動される場合であっても、入力信号に基づく光演出は可能であり、また各色ＬＥＤが発光する周波数帯域も任意に選択しても良く、またランダムにＬＥＤの色を選択して光らせても良い。
【符号の説明】
【００３０】
２１  緩衝増幅器
３１〜３４  フィルタ
４１ａ〜４１ｄ  減衰器
４２ａ〜４２ｄ  減衰器
４３ａ〜４３ｄ  減衰器
４４ａ〜４４ｄ  減衰器
５１〜５４  加算器
６１〜６４  ＬＥＤ駆動回路
９１  白色ＬＥＤ列
９２  赤色ＬＥＤ列
９３  緑色ＬＥＤ列
９４  青色ＬＥＤ列
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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