(57)【要約】【課題】  複雑な構成をとることなく、確実に特定波長の光出力が得られるようにＬＥＤを駆動するＬＥＤの駆動方法を提供する。【解決手段】  ＬＥＤの駆動方法であって、ＬＥＤが特定波長で発光する所定の電流値を含むように、ＬＥＤを駆動する駆動電流を増加または減少させ、さらに駆動電流を増加または減少させる動作を周期的に実行する駆動電流制御ステップを有する。【選択図】  図１
2013016694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤが特定波長で発光する所定の電流値を含むように、前記ＬＥＤを駆動する駆動電流を増加または減少させ、さらに前記駆動電流を増加または減少させる動作を周期的に実行する駆動電流制御ステップを有すること、を特徴とするＬＥＤの駆動方法。
【請求項２】
前記駆動電流制御ステップにおいて、前記駆動電流を所定の周期で増減させること、を特徴とする請求項１に記載のＬＥＤの駆動方法。
【請求項３】
前記駆動電流制御ステップにおいて、前記駆動電流を所定範囲の振幅で変動させること、を特徴とする請求項１または請求項２に記載のＬＥＤの駆動方法。
【請求項４】
ＬＥＤが特定波長で発光する所定の電流値を含むように、前記ＬＥＤを駆動する駆動電流を増加または減少させ、さらに前記駆動電流を増加または減少させる動作を周期的に実行する駆動電流制御部と、
前記駆動電流制御部で定められる駆動電流値に従って前記ＬＥＤを駆動する駆動部と、を備えることを特徴とするＬＥＤの駆動装置。
【請求項５】
前記駆動電流制御部は、前記駆動電流を所定の周期で増減させること、を特徴とする請求項４に記載のＬＥＤの駆動装置。
【請求項６】
前記駆動電流制御部は、前記駆動電流を所定範囲の振幅で変動させること、を特徴とする請求項４または請求項５に記載のＬＥＤの駆動装置。
【請求項７】
少なくとも一つのＬＥＤを有するＬＥＤユニットと、
前記少なくとも一つのＬＥＤが特定波長で発光する所定の電流値を含むように、前記前記少なくとも一つのＬＥＤを駆動する駆動電流を増加または減少させ、さらに前記駆動電流を増加または減少させる動作を周期的に実行する駆動電流制御部と、
前記駆動電流制御部で定められる駆動電流値に従って前記少なくとも一つのＬＥＤ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８】
前記駆動電流制御部は、前記駆動電流を所定の周期で増減させること、を特徴とする請求項７に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項９】
前記駆動電流制御部は、前記駆動電流を所定範囲の振幅で変動させること、を特徴とする請求項７または請求項８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、発行ダイオード（以下、ＬＥＤと記す）を駆動するための駆動法、駆動装置、およびＬＥＤ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、ＬＥＤを用いた照明装置の駆動回路を設計する場合、ＬＥＤを安定して駆動できるように配慮する必要がある。
【０００３】
下記特許文献１は、ＤＡコンバータを直列に複数段接続してＬＥＤの輝度・色調の調整を行うように構成されたＬＥＤ駆動回路の一例を示している。特許文献１の駆動回路では、出力段の駆動回路に定電流回路を用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１３５２２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＬＥＤを用いた照明装置は上述のような利点を有するため、様々な分野への応用が期待されている。例えば、ＬＥＤ照明を植物育成に用いることを考慮する。植物の葉緑素は、特定波長に光吸収のポイントがあることが知られている。よって、特定波長の光を出力するようにＬＥＤ駆動回路を構成すると、このような分野にＬＥＤ照明装置を普及させることができる。ここで、ＬＥＤが特定波長で発光するよう駆動回路を構成することを考えると、一般的には、発光波長を検出し、出力光波長が一定になるように駆動回路を帰還制御することが考えられる。しかしながら、このような帰還制御による駆動回路は、回路構成が複雑であることや、所望の発光波長が安定して得られるような回路構成を量産レベルで実現できるかについて確定的な答えが得られていない等、採用するには問題のある手法である。
【０００６】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明は、複雑な構成をとることなく、確実に特定波長の光出力が得られるようにＬＥＤを駆動する駆動法、駆動装置および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】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の一つの側面によれば、ＬＥＤが特定波長で発光する所定の電流値を含むように、ＬＥＤを駆動する駆動電流を増加または減少させ、さらに駆動電流を増加または減少させる動作を周期的に実行する駆動電流制御ステップを有するＬＥＤの駆動方法が提供される。
【０００８】
上記構成によれば、複雑な構成をとることなく、確実に特定波長の光出力が得られるようにすることができる。
【０００９】
駆動電流制御ステップにおいて、駆動電流を所定の周期で増減させるように制御しても良い。
【００１０】
駆動電流制御ステップにおいて、駆動電流を所定範囲の振幅で変動させるよう制御しても良い。
【００１１】
本発明の別の側面によれば、ＬＥＤが特定波長で発光する所定の電流値を含むように、ＬＥＤを駆動する駆動電流を増加または減少させ、さらに駆動電流を増加または減少させる動作を周期的に実行する駆動電流制御部と、駆動電流制御部で定められる駆動電流値に従ってＬＥＤを駆動する駆動部と、を備えるＬＥＤの駆動装置が提供される。
【００１２】
上記構成によれば、複雑な構成をとることなく、確実に特定波長の光出力が得られるようにすることができる。
【００１３】
本発明の別の側面によれば、少なくとも一つのＬＥＤを有するＬＥＤユニットと、少なくとも一つのＬＥＤが特定波長で発光する所定の電流値を含むように、少なくとも一つのＬＥＤを駆動する駆動電流を増加または減少させ、さらに駆動電流を増加または減少させる動作を周期的に実行する駆動電流制御部と、駆動電流制御部で定められる駆動電流値に従って少なくとも一つのＬＥＤを駆動する駆動部と、を備えるＬＥＤ照明装置が提供される。
【００１４】
上記構成によれば、複雑な構成をとることなく、確実に特定波長の光出力が得られるようにすることができる。
【００１５】
上記ＬＥＤの駆動装置またはＬＥＤ照明装置において、駆動電流制御部は、駆動電流を所定の周期で増減させるよう制御しても良い。また、駆動電流制御部は、駆動電流を所定範囲の振幅で変動させるよう制御しても良い。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、複雑な構成をとることなく、確実に特定波長の光出力が得られるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の実施形態によるＬＥＤ駆動回路の構成を表すブロック図である。
【図２】図２は、図１のＬＥＤ駆動回路の電流値制御部によって制御される駆動電流の波形を示す図である。
【図３】図３は、図１のＬＥＤ駆動回路の定電流駆動部の構成の一例を表す回路図である。
【図４】図４は、デジタル制御によって台形波或いは三角波を生成する回路の一例を示す図である。
【図５】図５は、アナログ制御によって台形波或いは三角波を生成する回路の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明の実施形態によるＬＥＤ駆動回路１０の構成を表すブロック図である。以下で詳細に説明するように、ＬＥＤ駆動回路１０は、ＬＥＤ列５が所望の特定波長（以下、特定波長λ０と記す）の光を出力する様に構成される。ＬＥＤ駆動回路１０が、例えば植物育成用の照明装置として用いられる場合には、特定波長λ０は、例えば葉緑素の光吸収ポイントに設定される。なお、ＬＥＤ列５に用いられるＬＥＤとしては、例えば緑色ＬＥＤ、あるいは紫外線発光ＬＥＤ等を想定することができる。
【００１９】
図１に示すようにＬＥＤ駆動回路１０は、電流値制御部１、定電流駆動部３、およびＬＥＤ列５を有する。ＬＥＤ駆動回路１０において、定電流駆動部３は、電流値制御部１によって設定される電流設定値にしたがってＬＥＤ列５を定電流駆動する定電流回路である。電流値制御部１は、定電流駆動部３の電流値を設定するように動作する。図２は、電流値制御部１によって制御される駆動電流の波形を示す図である。なお、図２において、横軸は時間、縦軸はＬＥＤ列５の駆動電流値である。図２に示すように、電流値制御部１は、定電流駆動部３によるＬＥＤ列５の駆動電流が周期Ｔで変化するように制御する。ここで、駆動電流Ｉ０が、ＬＥＤ列５のＬＥＤが特定波長λ０で発光する電流値であるものとする。本実施形態では、図２に示すように、駆動電流Ｉ０の周りで電流値を緩やかに変動（増加或いは減少）させる。この構成によって、ＬＥＤ列５を必ず駆動電流Ｉ０で駆動できることとなり、特定波長λ０の光出力を必ず得ることができる。
【００２０】
一般に、ＬＥＤの発光スペクトルはバンドギャップ（すなわち、順方向電圧）によって定まるが、この発光スペクトルは、周囲温度、駆動電流値等の環境条件によって変動する。よって、電流値制御部１は、たとえ環境条件が変化しても確実に特定波長λ０の発光スペクトルが得られるように、駆動電流を所定の範囲で周期的に変化させるように動作する。図２において電流値Ｉ０は、平均的な周囲温度（例えば２５℃）の場合にＬＥＤ列５のＬＥＤが特定波長λ０で発光する電流値であるものとする。また、電流値Ｉ１、Ｉ２によって規定される範囲は、周囲温度が使用温度範囲の上限（例えば３５℃）或いは下限（例えば１５℃）となっても、特定波長λ０で発光する電流値が確実にこの範囲内に含まれることを保証する電流値の範囲であるものとする。このように、駆動電流値を所定範囲で周期的に変化させることによって、たとえ環境温度が変化しても特定波長λ０の光出力を確実に得ることができる。なお、図２の例の台形の駆動波形を詳細に説明すると、時刻０のポイントの駆動電流の下限値Ｉ０を、時刻ｔ１において上限値Ｉ２に到達するようにする漸増させる、その後上限値を時刻ｔ２まで維持してから駆動電流値を漸減させ時刻ｔ３において下限値Ｉ１に至るようにする。その後、駆動電流の下限値Ｉ１を時刻ｔ４まで維持し、再び同様の制御を繰り返し実行する。
【００２１】
なお、図２のような駆動電流波形は、比較的簡単な回路で実現することができる。例えば、カウンタ回路と抵抗ラダーによるＤＡ変換回路を用いた制御回路を構成し、カウンタの動作を制御することによって任意の周期の周期的な信号（三角波、台形波など）を生成することができる。
【００２２】
図４に、デジタル制御によって台形波或いは三角波を生成する回路の一例を示す。図４の台形波生成回路２０は、発振器２１、カウンタ２３、制御部２５、リセット部２７、極性制御部３１、オフセット設定部３３、加算器３５、およびＤＡＣ（ＤＡコンバータ）３７を有する。カウンタ２３は、発振器２１からのクロック信号に応じたカウント値を出力する。制御部２５は、カウンタ２３のカウント値が所定値に達したらリセット部２７を介してカウンタ２３をリセットするように動作する。制御部２５がカウンタ２３にリセットをかける値を設定することによって、出力台形波の周期と傾斜部の時間とを制御することができる。極性制御部３１は、制御部２５からの制御信号にしたがってカウンタ２３の出力値の極性を制御するように動作する。すなわち、極性制御部３１によって、カウンタ２３の出力値にしたがって台形波の立ち上がりの傾斜と、立ち下がりの傾斜を生成することができる。加算器３５は、極性制御部３１の出力信号とオフセット設定部３３の出力を加算することによって、ＤＡＣ３７への入力にオフセットを与えることができる（すなわち、台形波をプラス側にオフセットさせる）。ＤＡＣ３７は、加算器３５からの出力にしたがってアナログ信号を生成する。上記構成によれば、台形波の下側の電圧は、オフセット設定部３３によるオフセット値によって設定することができ、また、台形波の上側の電圧は、加算器３５からＤＡＣ３７に入力されるデータを制御することによって設定することができる。
【００２３】
図５に、アナログ制御によって台形波或いは三角波を生成する回路の一例を示す。図５の台形波生成回路５０は、発振器５１、カウンタ５３、積分回路５５、加算回路５７、およびオフセット設定部６１を有する。カウンタ５３は、発振器５１から入力されるクロック信号に応じたカウント値を出力する。積分回路５５は、カウンタ５３の出力を積分することによって、図５に示すように台形上の波形を生成する。加算回路５７は、積分回路５５の出力とオフセット設定部６１からのオフセット信号を加算した信号を生成する。その結果、台形波（或いは三角波）を出力することができる。上記構成によれば、カウンタ５３によって出力台形波の周期を制御することができる。また、出力台形波の立ち上がり、立ち下がりは積分回路で制御することができる。出力台形波の下側の電圧のオフセットは、オフセット設定部６１のオフセット値で設定することができ、また、出力台形波の上側の電圧は加算回路の利得で制御することができる。なお、オフセット設定部６１及び加算回路５７の下に円で囲んだ部分に、それぞれの具体的な回路構成例を示した。
【００２４】
図３に、定電流駆動部３の構成の一例としての定電流回路の回路図を示す。図３に示すように、定電流駆動部３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ＬＥＤ列５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。この構成により、電流値制御部１による設定にしたがって、ＬＥＤ列５を定電流駆動することができる。
【００２５】
以上述べた本発明の実施形態によれば、複雑な回路構成をとることなく、比較的簡単な回路構成で、確実に特定波長λ０の光出力を得ることができる。上述の実施形態のＬＥＤ駆動回路１０の構成は、量産化に適しており、ＬＥＤ照明装置の様々な分野への応用を促進するキーとなる事が理解されるべきである。
【００２６】
なお、上記ＬＥＤ駆動回路１０を用いたＬＥＤ照明装置の応用分野は、上述の植物育成の分野以外にも様々なものを考慮することができる。例えば、二酸化チタン光触媒を利用した空気清浄機での紫外線発光用のＬＥＤ光源としての応用である。また、同様の原理を用いた汚水処理設備への応用も考えられる。
【００２７】
上述の実施形態は、本発明の範囲内で様々に変形することができる。例えば、図２に示した駆動電流は台形の形状となっているが、駆動電流は周期的な波形で比較的穏やかな傾斜部を有するものであれば、三角波など様々な波形を用いることができる。なお、駆動電流の周期についても、かならずしも、周期が常に一定である必要はないことは、上述の説明から明らかであろう。すなわち、駆動電流の周期は、例えば時間帯によって変動しても、上述の実施形態における効果と同様の効果を達成することができる。
【００２８】
ＬＥＤ列５に含まれるＬＥＤは、例えば、緑色ＬＥＤ、あるいは紫外線発光ＬＥＤ等が考えられるが、それに限られないことは言うまでもない。白色ＬＥＤ（擬似白色ＬＥＤ）、赤色ＬＥＤ、或いは青色ＬＥＤ等を駆動する場合においても、上述のＬＥＤ駆動回路を用いて特定の波長が得られるように構成することが考えられる。
【符号の説明】
【００２９】
１  電流値制御部
３  定電流駆動部
５  ＬＥＤ列
２０  台形波生成回路
２１  発振器
２３  カウンタ
２５  制御部
２７  リセット部
３１  極性制御部
３３  オフセット設定部
３５  加算器
３７  ＤＡＣ
５０  台形波生成回路
５１  発振器
５３  カウンタ
５５  積分回路
５７  加算回路
６１  オフセット設定部
【図１】
2013016694.tif 000003
【図２】
2013016694.tif 000004
【図３】
2013016694.tif 000005
【図４】
2013016694.tif 000006
【図５】
2013016694.tif 000007