(57)【要約】【課題】少ない消費電力で人間の眼には明るい照明装置を提供する。【解決手段】照明装置の点灯方法は、可視光線を発光する光源１０に電源３から電力を供給して点灯する方法であって、電源３は、インパルス電圧で光源１０を発光させた後、神経細胞の不応期を含む時間帯を、光源１０の電力消費を光源１０の点灯状態よりも小さくする消灯時間として点灯する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光線を発光する光源に電源から電力を供給して点灯する照明装置の点灯方法であって、
前記電源が、インパルス電圧を印加して前記光源を発光させた後、神経細胞の不応期を含む時間帯を、前記光源の電力消費を前記光源の点灯状態よりも小さくする消灯時間とすることを特徴とする照明装置の点灯方法。
【請求項２】
可視光線を発光する光源に電源から電力を供給して点灯する照明装置の点灯方法であって、
前記電源が、インパルス電圧を印加して前記光源を発光させた後、１００μｓｅｃ以上であって３０ｍｓｅｃ以下の時間帯を消灯時間として前記光源を消灯し、あるいは消費電力を発光状態よりも小さくする低消費電力状態とすることを特徴とする照明装置の点灯方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載される照明装置の点灯方法であって、
前記インパルス電圧が、神経細胞の過常期に前記光源を発光させることを特徴とする照明装置の点灯方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載される照明装置の点灯方法であって、
前記インパルス電圧の消灯時間を１ｍｓｅｃ以上としてなることを特徴とする照明装置の点灯方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載される照明装置の点灯方法であって、
前記インパルス電圧の点灯時間を消灯時間の１／２以下とすることを特徴とする照明装置の点灯方法。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれかに記載される照明装置の点灯方法であって、
前記インパルス電圧の点灯時間を消灯時間の１／１０以下とすることを特徴とする照明装置の点灯方法。
【請求項７】
可視光線を発光する光源と、この光源に接続してなる電源とを備え、
前記電源は、前記光源を発光させる点灯時間と、前記点灯時間よりも光源の消費電力を低電力状態とする消灯時間とで、前記光源を所定の周期で点滅させるインパルス電圧を前記光源に供給するインパルス点滅回路を備え、
前記インパルス点滅回路から出力される前記インパルス電圧の前記消灯時間が、神経細胞の不応期を含むことを特徴とする照明装置。
【請求項８】
可視光線を発光する光源と、この光源に接続してなる電源とを備え、
前記電源は、前記光源を発光させる点灯時間と、前記光源を消灯し、あるいは前記点灯時間よりも光源の消費電力を低電力状態とする消灯時間とで、前記光源を所定の周期で点滅させるインパルス電圧を前記光源に供給するインパルス点滅回路を備え、
前記インパルス点滅回路が前記光源に供給する前記インパルス電圧が、前記消灯時間を１００μｓｅｃ以上であって３０ｍｓｅｃ以下とすることを特徴とする照明装置。
【請求項９】
請求項７又は８に記載される照明装置であって、
前記インパルス点滅回路が、神経細胞の過常期において前記光源を発光させるインパルス電圧を出力することを特徴とする照明装置。
【請求項１０】
請求項７ないし９のいずれかに記載される照明装置であって、
前記消灯時間を１ｍｓｅｃ以上としてなることを特徴とする照明装置。
【請求項１１】
請求項７ないし１０のいずれかに記載される照明装置であって、
前記光源の点灯時間が前記消灯時間の１／２以下であることを特徴とする照明装置。
【請求項１２】
請求項７ないし１０のいずれかに記載される照明装置であって、
前記光源の点灯時間が前記消灯時間の１／１０以下であることを特徴とする照明装置。
【請求項１３】
請求項７ないし１２のいずれかに記載される照明装置であって、
前記点灯時間を１５ｍｓｅｃ以下としてなることを特徴とする照明装置。
【請求項１４】
請求項７ないし１２のいずれかに記載される照明装置であって、
前記点灯時間を１０ｍｓｅｃ以下としてなることを特徴とする照明装置。
【請求項１５】
請求項７ないし１２のいずれかに記載される照明装置であって、
前記点灯時間を５ｍｓｅｃ以下としてなることを特徴とする照明装置。
【請求項１６】
請求項７ないし１５のいずれかに記載される照明装置であって、
前記光源が発光ダイオードであることを特徴とする照明装置。
【請求項１７】
請求項７ないし１５のいずれかに記載される照明装置であって、
前記光源がＥＬランプであることを特徴とする照明装置。
【請求項１８】
請求項７ないし１７のいずれかに記載される照明装置であって、
前記照明装置が液晶のバック照明であることを特徴とする照明装置。
【請求項１９】
請求項７ないし１７のいずれかに記載される照明装置であって、
前記照明装置が車両用の照明であることを特徴とする照明装置。
【請求項２０】
請求項７ないし１７のいずれかに記載される照明装置であって、
前記照明装置が、室内又は屋外用の照明器具であることを特徴とする照明装置。
【請求項２１】
請求項７ないし１７のいずれかに記載される照明装置であって、
前記照明装置が、プロジェクター用の照明であることを特徴とする照明装置。
【請求項２２】
請求項７ないし１７のいずれかに記載される照明装置であって、
前記照明装置が、看板用の照明であることを特徴とする照明装置。
【請求項２３】
請求項７ないし１７のいずれかに記載される照明装置であって、
前記照明装置が、装飾用の照明であることを特徴とする照明装置。
【請求項２４】
請求項７ないし１６又は請求項１８ないし２３のいずれかに記載される照明装置であって、
前記光源が発光ダイオードで、前記インパルス点滅回路が、前記発光ダイオードに順方向の立ち上がり電圧を越える波高値（Ｖｈ）のインパルス電圧を供給して前記発光ダイオードを点灯させることを特長とする照明装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載される照明装置であって、
前記光源が前記発光ダイオードの順方向の立ち上がり電圧の１．５倍以上の波高値（Ｖｈ）のインパルス電圧を前記発光ダイオードに供給して発光させることを特長とする照明装置。
【請求項２６】
請求項２４に記載される照明装置であって、
前記電源が、前記発光ダイオードの順方向の立ち上がり電圧の２倍以上の波高値（Ｖｈ）のインパルス電圧を前記発光ダイオードに供給して発光させることを特長とする照明装置。
【請求項２７】
請求項２４に記載される照明装置であって、
前記電源が、前記発光ダイオードの順方向の立ち上がり電圧の３倍以上の波高値（Ｖｈ）のインパルス電圧を前記発光ダイオードに供給して発光させることを特長とする照明装置。
【請求項２８】
請求項２４ないし２７のいずれかに記載される照明装置であって、
前記電源が、インパルス電圧の波高値（Ｖｈ）を変化させるインパルス点滅回路を備え、
前記インパルス点滅回路がインパルス電圧の波高値（Ｖｈ）を変化させて、前記発光ダイオードの発光色をコントロールすることを特長とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードやＥＬランプなど、電気エネルギで可視光線を発光する光源を使用する照明装置の点灯方法と照明装置に関し、とくにテレビやモニタなどの表示パネルのバック照明、室内や屋外の照明装置器具、車の前照灯や室内灯など車用の照明、看板や装飾用の照明、プロジェクターの光源等に最適な照明装置とその点灯方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードは、高い発光効率と長寿命な特性が生かされて、モニタのバック照明、室内や屋外の照明、あるいは車用の照明等、種々の照明装置として使用されている。発光ダイオードの照明装置において、消費電力を増大することなく明るさを向上させる技術は開発されている。（特許文献１参照）
【０００３】
この照明装置は、発光ダイオードの駆動電流による発光効率の変化を利用する。この照明装置は、発光ダイオードが駆動電流を下げると発光効率が向上する特性を利用する。したがって、この照明装置は、発光ダイオードの駆動電流を下げて、明るさが減少することを、発光期間を長くして、時間的に長い時間連続して発光させることで、複数の光源からのトータルの発光量を増加して、明るさを保持しつつ消費電力を抑制し、消費電力を大幅に増大させることなく明るくする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−４３６１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上の照明装置は、発光ダイオードの駆動電流を少なくして発光効率を高くし、駆動電流の低下による発光強度の低下を、発光時間を長くすることで改善する。以上の照明装置は、発光時間を長くして明るさを向上できるが、照明装置の明るさは、図１３に示すように、発光時間に比例しては向上しない。また、この照明装置は、駆動電流を小さくして発光ダイオードの発光強度を低下させるので、発光ダイオードの発光強度が制限され、トータルの発光強度を高くできない。また、発光ダイオードは連続して通電されるので、連続して流れる電流のジュール熱が発光ダイオードの温度を上昇させる原因となる。発光ダイオードは温度上昇によって発光効率が低下するので、使用時間が長くなると発光効率は低下する。
【０００６】
本発明は、従来の照明装置の電力効率を改善することを目的に開発されたもので、本発明の重要な目的は、少ない消費電力で人間の眼には明るい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】
【０００７】
本発明の請求項１に記載する照明装置の点灯方法は、可視光線を発光する光源１０に電源３から電力を供給して点灯する方法であって、電源３は、インパルス電圧で光源１０を発光させた後、神経細胞の不応期を含む時間帯を、光源１０の電力消費を光源１０の点灯状態よりも小さくする消灯時間として点灯する。
【０００８】
本発明の請求項２の照明装置の点灯方法は、可視光線を発光する光源１０に電源３から電力を供給して点灯する方法であって、電源３は、インパルス電圧で光源１０を発光させた後、１００μｓｅｃ以上であって３０ｍｓｅｃ以下の時間帯を消灯時間として光源１０を消灯し、あるいは消費電力を発光状態よりも小さくする低消費電力状態として点灯する。
【０００９】
本発明の照明装置の点灯方法は、インパルス電圧を、人間の眼の過常期に光源１０を発光することができる。この点灯方法は、インパルス電圧の消灯時間を、３ｍｓｅｃ以上であって８ｍｓｅｃ以下として、インパルス電圧で光源を人間の眼の過常期に発光させることができる。
【００１０】
本発明の照明装置の点灯方法は、インパルス電圧の消灯時間を１ｍｓｅｃ以上とすることができる。
【００１１】
本発明の照明装置の点灯方法は、インパルス電圧の点灯時間を消灯時間の１／２以下とすることができ、さらに、インパルス電圧の点灯時間を消灯時間の１／１０以下として電力消費を小さくできる。
【００１２】
本発明の請求項７に記載する照明装置は、可視光線を発光する光源１０と、この光源１０に接続してなる電源３とを備え、電源３は、光源１０を発光させる点灯時間と、点灯時間よりも光源１０の消費電力を低電力状態とする消灯時間とで、光源１０を所定の周期で点滅させるインパルス電圧を光源１０に供給するインパルス点滅回路４を備え、インパルス点滅回路４から出力されるインパルス電圧の消灯時間は、人間の神経細胞の不応期を含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項８の照明装置は、可視光線を発光する光源と、この光源１０に接続してなる電源３とを備え、電源３は、光源１０を発光させる点灯時間と、光源１０を消灯し、あるいは点灯時間よりも光源１０の消費電力を低電力状態とする消灯時間とで、光源１０を所定の周期で点滅させるインパルス電圧を光源１０に供給するインパルス点滅回路４を備え、インパルス点滅回路４が光源１０に供給するインパルス電圧が、消灯時間を１００μｓｅｃ以上であって３０ｍｓｅｃ以下とすることを特徴とする。
【００１４】
本発明の照明装置のインパルス点滅回路４は、神経細胞の過常期において光源１０を発光させるインパルス電圧を出力することができる。また、この照明装置は、消灯時間を３ｍｓｅｃ以上であって８ｍｓｅｃ以下として、光源を人間の眼の過常期に発光させることができる。
【００１５】
本発明の照明装置は、インパルス電圧の消灯時間を１ｍｓｅｃ以上とすることができる。
【００１６】
また、本発明の照明装置は、光源１０の点灯時間を消灯時間の１／２以下とすることができ、さらに、光源の点灯時間を消灯時間の１／１０以下として電力消費を小さくできる。
【００１７】
本発明の照明装置は、点灯時間を１５ｍｓｅｃ以下とすることができ、さらに、点灯時間を１０ｍｓｅｃ以下とすることができ、さらにまた、点灯時間を５ｍｓｅｃ以下とすることができる。
【００１８】
本発明の照明装置は、光源１０を発光ダイオード１とし、あるいはＥＬランプとすることができる。
【００１９】
本発明の照明装置は、液晶のバック照明、車両用の照明、室内又は屋外用の照明器具、プロジェクター用の照明、看板用の照明、装飾用の照明とすることができる。
【００２０】
本発明の照明装置は、光源１０を発光ダイオード１とし、インパルス点滅回路４から発光ダイオード１に、発光ダイオード１に順方向の立ち上がり電圧を越える波高値（Ｖｈ）のインパルス電圧を供給して発光ダイオード１を点灯させることができる。
【００２１】
本発明の照明装置は、光源１０を発光ダイオード１として、発光ダイオード１の順方向の立ち上がり電圧の１．５倍以上の波高値（Ｖｈ）のインパルス電圧を発光ダイオード１に供給して発光でき、さらに、発光ダイオード１の順方向の立ち上がり電圧の２倍以上の波高値（Ｖｈ）のインパルス電圧を発光ダイオード１に供給して発光でき、さらにまた、発光ダイオード１の順方向の立ち上がり電圧の３倍以上の波高値（Ｖｈ）のインパルス電圧を発光ダイオード１に供給して発光できる。
【００２２】
本発明の照明装置は、インパルス電圧の波高値（Ｖｈ）を変化させるインパルス点滅回路４でもって、インパルス電圧の波高値（Ｖｈ）を変化して、発光ダイオード１の発光色をコントロールすることができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上の照明装置とその点灯方法は、消費電力を小さくしながら明るくできる特徴がある。それは、以上の照明装置が、眼の網膜から脳に信号を伝達する神経細胞の不応期を利用して、光源の消費電力を低減するからである。網膜の信号は電気信号として視神経によって脳に伝えられるが、視神経は静止電位から活動電位に変化して伝える。活動電位に変化して網膜からの信号を伝える視神経は、信号が入力されても活動電位の発生を一時的に休止する不応期がある。不応期は、信号を伝達しない絶対不応期と、信号が減衰して伝達される相対不応期とがある。絶対不応期は信号の伝達を完全に休止し、相対不応期は信号の伝達能力を低下させる。
【００２４】
視神経は、信号をインパルスの活動電位として伝達するが、視神経は信号の入力されない状態では静止電位にあり、信号が入力されると静止電位から活動電位に変化して信号を伝達する。静止電位と活動電位は、細胞膜の内外に存在するイオンの分布で発生する。視神経は、刺激を受けない状態において細胞膜内を静止電位とし、閾値を越える刺激を受けると活動電位に変化して刺激を伝達する。刺激を受けない静止電位において、細胞膜内の電位はマイナスとなる。静止電位は、細胞外と比べ細胞内がマイナスとなって細胞膜が内外で分極して、細胞膜内の電位を−６０ｍＶ〜−９０ｍＶとする。静止電位は、疎水性でイオンを自由に透過させない細胞膜に散らばってあるイオンチャネルの作用で発生する。細胞膜の内外にはナトリウムイオンとカリウムイオンがある。イオンチャネルが、ナトリウムイオンとカリウムイオンの透過を制御して、静止電位と活動電位は発生する。イオンチャネルは、三つのナトリウムイオンを細胞外に排出して二つのカリウムイオンを細胞内に取り込む。ナトリウムイオンとカリウムイオンは、開いたイオンチャネルを介して拡散する。細胞膜において、カリウムイオンの透過性はナトリウムイオンの透過性よりも７５倍大きい。カリウムイオンのイオンチャネルが常に開いているからである。静止電位がマイナスとなるのは、カリウムイオンの平衡電位が−９０ｍＶで、ナトリウムイオンの平衡電位の約＋４５ｍＶよりも大きいからである。また、細胞膜内にマイナスに帯電したタンパクが存在することも静止電位をマイナスとする。刺激を受けると、細胞膜内はマイナスからプラスに逆転して静止電位から活動電位となる。細胞膜内がプラスの活動電位に変化するのは、ナトリウムのイオンチャネル開いて、細胞の外部から内側にナトリウムイオンを流入して、細胞内からカリウムイオンを流出させるからである。
【００２５】
膜内が静止電位から活動電位に変化する時間的な変化を図２に示す。この図に示すように、視神経が閾値を越える刺激を受けると、静止電位から活動電位に急速に上昇する。活動電位のインパルスは、その後に静止電位に復帰するが、インパルスの活動電位が発生すると、膜内の電位は次第に上昇し、イオンチャネルの作用で閾値を越えると急激にピークまで上昇し、その後低下する。
【００２６】
刺激を受ける前に静止電位にある細胞膜は、図２に示すように、刺激、脱分極、ピーク、再分極、過分極、不応期の経過で変化する。
［刺激］
閾値を越える刺激があると、膜の局所的な脱分極がナトリウムのイオンチャネルを開く。刺激が閾値を越えないとナトリウムイオンのイオンチャネルは開かない。
［脱分極］
ナトリウムイオンが流入して膜電位の負電荷が減少するにしたがって、ナトリウムのイオンチャネルがさらに開いて、より多くナトリウムイオンが流入される。ナトリウムのイオンチャネルが多く開くにつれて膜電位がプラスに逆転する。
［ピーク］
膜電位がピーク付近まで上昇すると、ナトリウムのひとつのイオンチャネルである不活性化ゲートが閉じて、ナトリウムイオンの流入を阻止する。その後、電位依存性のカリウムのイオンチャネルが開く。
［再分極］
ナトリウムのイオンチャネルが閉じ、カリウムのイオンチャネルが開いて、膜電位はピークから次第に低下する。
［過分極］
膜電位が低下するが、カリウムイオンのイオンチャネルは静止電位まで低下した後、遅れて閉塞するので、膜が再分極した後もカリウムイオンが流出されて、一時的に膜電位が通常の静止電位より低くなる。
【００２７】
［不応期］
不応期はナトリウムのイオンチャネルが不活性化状態となって発生する。不応期は、絶対不応期と、絶対不応期の後に起こる相対不応期とがある。絶対不応期は、いかに強い刺激があっても活動電位は発生しない。この状態は、ほとんどすべてのナトリウムのイオンチャネルが不活性化状態にある。
相対不応期は、強い刺激を受けると活動電位の発生がおこる。相対不応期において、強い刺激が活動電位を発生させるのは、一部のナトリウムのイオンチャネルが不活性であるためである。
ナトリウムのイオンチャネルは、ふたつのゲートがあり、両方のゲートが開くときに限って、ナトリウムイオンは細胞内に流入する。ひとつのゲートは、細胞膜の電位に反応して開く細胞質外ゲート（電位依存性ゲート）で、このゲートは膜が脱分極している間は開き続ける。したがって、このゲートは、刺激が閾値を越えると開き、活動電位のピーク付近で閉じる。もうひとつのゲートは細胞質内ゲート（不活性化ゲート）で、このゲートは、通常開いているが、刺激を受けて電位依存性ゲートが開くと速やかに閉じる。不活性化ゲートは、一定の時間が経過して、静止電位になると閉じる。不活性化ゲートが閉じている間は、イオンチャネルが不活性化している状態であって、この間が不応期となる。
不応期は、ナトリウムのイオンチャネルが不活性化状態にあって開くことがないので、刺激に反応しない。不応期があって、活動電位は網膜から脳に向かって一方向に情報を伝達する。不応期がないと、活動電位は両方向への伝達が可能となるが、実際には活動電位の伝導方向の後ろは不応期となるので、活動電位は逆流することなく脳に向かって伝達される。したがって、図２のインパルスは、網膜から脳に逆戻りすることなく伝達される。
【００２８】
相対不応期の後、一定の時間は弱い刺激で活動電位を発生する、すなわち閾値が低下することがあるが、この時期は過常期と呼ばれる。絶対不応期は１ｍｓｅｃ〜２ｍｓｅｃ程度、相対不応期は絶対不応期の後の数ｍｓｅｃ、さらに過常期は相対不応期の後数ｍｓｅｃの間で発生する。
【００２９】
本発明の請求項１と請求項７の照明装置とその点灯方法は、インパルス電圧で光源を発光させた後、視神経の不応期に同期して、光源の電力消費を光源の点灯状態よりも小さくする消灯時間として点滅させる。すなわち、神経細胞が反応しない不応期において、光源の消費電力を０とし、あるいは低減できるので、光源を消灯して消費電力を低減させるにもかかわらず、眼に感じる明るさの低下を少なくできる。
【００３０】
また、請求項２と請求項８の照明装置とその点灯方法は、インパルス電圧で光源を発光させた後、１００μｓｅｃ以上であって３０ｍｓｅｃ以下の時間帯を消灯時間とするので、視神経の不応期に同期して光源を消灯して消費電力を０とし、あるいは低減して消費電力を少なくする。この点灯方法も、視神経の不応期で光源を消灯し、また消費電力を低減できるので、消費電力を著しく低減しながら、眼に感じる明るさの低下を少なくできる。
【００３１】
本発明の照明装置とその点灯方法は、人間の眼神経が有する特有の特性、すなわち不応期に同期して電力消費を低減することで、光源の電力消費を飛躍的に小さくできる。また、人間の眼は３０ｍｓｅｃよりも短い周期で変化する映画やテレビ画面を連続して変化する動画として識別するので、短い周期のインパルス電圧で光源を点滅しても、ちらつきを感じることなく、消費電力を少なくしながら、明るく点灯できる特徴を実現する。
【００３２】
以上の照明装置は、消灯時間に対する点灯時間を極めて小さくできるので、連続して点灯する状態に比較して電力消費を著しく低減できる。さらに不応期は数ｍｓｅｃ以下と短く、また、不応期に光源を消灯しても人間の眼は光源の消灯を認識しないので、電力消費を低減して光源の点滅は識別されない。また、脳は伝達される活動電位の数によって明るさを判別するので、単位時間に光源を点滅するインパルスの数を多くして、すなわち活動電位の数を多くして明るく光源を明るくできる。不応期は数ｍｓｅｃと極めて短いので、単位時間の発光回数を多くし、さらに、ノーマル状態よりも応答性が高くなる過常期に同期して光源を発光して、さらに明るくて消費電力を小さくできる光源を実現できる。
【００３３】
以上の照明装置は、不応期において消費電力を削減するが、さらに光源を発光させるインパルスのパルス幅（Ｗ）を小さくしてより消費電力を低減できる。人間の眼が光を感じる時間は極めて短く、３０μｓｅｃ以下の発光を感じるからである。したがって、インパルスのパルス幅（Ｗ）を３０μｓｅｃ以下と極めて短くして瞬間的に発光させて消費電力を低減できる。さらに、不応期はミリ秒のオーダーであって、人間の眼が発光を感じる時間に比較して極めて長いので、発光タイミングに対して消灯時間を相当に長くして電力消費を少なくすることもできる。たとえば、発光ダイオードに、パルス幅（Ｗ）を５０μｓｅｃ、周期を１０ｍｓｅｃとするインパルス電圧を印加して発光させる照明装置の消費電力は、１秒間に１００回発光するので、１秒間に発光するトータル時間は５ｍｓｅｃとなり、直流で連続して発光ダイオードを点灯する照明装置に対して、トータル点灯時間は１／２００となる。インパルス電圧の周期は、点灯時間と消灯時間とを加算した時間となり、デューティーは１周期に対する点灯時間となる。この照明装置は、発光ダイオードの電流を２００倍として同じ消費電力となるが、眼の応答が弱く、あるいはなくなる不応期には発光ダイオードを消灯するので、発光ダイオードの点灯電流を２００倍も大きくすることなく、直流点灯の装置と同じ明るさにでき、消費電力を著しく低減できる。
【００３４】
さらに、以上の照明装置は、インパルスのパルス幅を１００μｓｅｃと長く、インパルスの周期を１０ｍｓｅｃとしても、直流点灯の装置に比較してトータル点灯時間を１／１００と少なくでき、また、パルス幅を５０μｓｅｃでインパルスの周期を５ｍｓｅｃとして点灯回数を２倍にしてもトータル点灯時間は１／１００と少ない。さらに、インパルスのパルス幅を２５μｓｅｃ、インパルスの周期を５ｍｓｅｃとしてもトータル点灯時間は直流点灯の装置の１／２００にできるので、消費電力を極めて低減できる。
【００３５】
また、以上の照明装置は、点灯時間と消灯時間とを繰り返すインパルス電圧で光源を発光させるので、連続発光される光源に比較して消費電力を低下でき、さらに、点灯とした後の消灯時間で光源を放熱できるので、光源の温度上昇を少なくできる。このため、温度上昇による発光効率の低下を防止でき、さらに、温度上昇による劣化を少なくして寿命を長くできる特徴も実現する。光源に使用できる発光ダイオードは、消費電力が大きくなって温度上昇すると発光効率が低下するが、以上の照明装置は光源の消費電力を著しく低減し、さらに点灯した後に、長い放熱時間を設けて放熱できるので、温度上昇を極めて少なく、このことによる発光効率の低下を小さくして、高効率に発光できる特徴も実現できる。さらに、インパルスで光源を瞬間的に発光できるので、発光状態では大きな電流を流しながら温度上昇を少なくできる。このため、光源を明るく発光させながら、温度上昇による発光効率の低下を少なくして効率よく発光できる特徴も実現する。
【００３６】
また、以上の照明装置は、光源の消費電力が少なくて温度上昇を小さくできるので、多数の光源を互いに接近して密に配置できる。このため、小型で明るい照明装置を簡単に実現でき、さらに光源の放熱フィンなどを小さく、あるいは省略して全体をコンパクトにできる特徴も実現する。さらにまた、以上の照明装置は、放熱フィンなどによる放熱を少なくしながら、光源の熱による劣化を防止して寿命を長くできる特徴も実現する。この特徴は、たとえば車両のヘッドライトやプロゼクター等の照明装置において特に効果がある。小さくて強い発光強度が要求され、雰囲気温度が高くなる環境で使用されるからである。
【００３７】
さらに、本発明の照明装置とその点灯方法は、光源を発光ダイオードとして、この発光ダイオードをインパルスで発光させるので、発光ダイオードに順方向の立ち上がり電圧（Ｖｓ）よりも高い波高値（Ｖｈ）のインパルスを供給して発光ダイオードを発光できる。
【００３８】
以上の照明装置は、電力効率を高くしながら、簡単な回路構成で、発光色を発光ダイオードの標準の発光色から短波長側にシフトして発光できる特長がある。それは、以上の照明装置が、発光ダイオードの順方向の立ち上がり電圧を越える波高値のインパルス電圧を発光ダイオードに印加して、キャリアを高電圧で加速して再結合させるからである。発光ダイオードの発光波長λは、ＰＮ接合層で再結合するキャリアのエネルギーが大きくなると短くなる。従来の照明装置に使用される発光ダイオードは、発光ダイオードに順方向の立ち上がり電圧を印加して発光させるので、バンドギャップエネルギーで特定される。これに対して、以上の照明装置は、順方向の立ち上がり電圧よりも高いインパルス電圧を印加して発光ダイオードを発光させるので、順方向の立ち上がり電圧を印加して発光する波長よりも短波長側の発光色に発光できる。
【００３９】
さらに、以上の照明装置は、波高値（Ｖｈ）を高くして平均電流が増加する状態にあっては、インパルス電圧のパルス幅を狭くして発光ダイオードの損傷を防止できるので、順方向の立ち上がり電圧を遙かに超える電圧を印加して発光できる。このことによって、インパルスの波高値（Ｖｈ）を高くして、電子と正孔のエネルギーを大きくできるので、インパルスの波高値（Ｖｈ）を順方向の立ち上がり電圧の数倍以上にも高くすることも可能で、順方向の立ち上がり電圧を印加して発光させる標準の発光色から短波長に相当にシフトできる。
【００４０】
発光ダイオードは、温度上昇すると発光効率が低下する。したがって、従来の照明装置は、発光ダイオードに大電流を流して温度上昇すると発光効率が低下する欠点がある。これに対して、以上の照明装置は、高い波高値（Ｖｈ）のインパルス電圧を供給して発光ダイオードを大電流で強く発光できるが、その後は電流を遮断して放熱されるので、強く発光させながら温度上昇を小さくして発光効率を高くできる特徴がある。以上の照明装置は、波高値（Ｖｈ）の高いインパルス電圧で発光ダイオードを強く発光させた後、発光を休止するが、この発光状態は、人間の眼の感覚を有効に利用して、消費電力を極めて小さくしながら、明るい照明装置を実現できる特徴を実現する。それは、人間の眼が、強い発光を感じた後は、一定の時間は光の強さに関係なく、強い光があったとして認識するからである。
【００４１】
さらにまた、以上の照明装置は、電流制限素子を使用することなく、発光ダイオードには順方向の立ち上がり電圧を越える高い波高値（Ｖｈ）の電圧を供給して、発光ダイオードを高効率に発光できる。それは、発光ダイオードにインパルス電圧を供給して、発光ダイオードに一時的に電流を流した後、電流を遮断するからである。このため、以上の照明装置は、電流制限抵抗による電力ロスを低減して電力効率をさらに高く、また回路構成も簡単にできる特長がある。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施例にかかる照明装置のブロック図である。
【図２】視神経が刺激を受けて静止電位から活動電位に変化するインパルス、ナトリウムのイオンチャンネルの開閉タイミング、及びインパルス点滅回路のインパルス電圧を示す図である。
【図３】照明装置の電源が出力するインパルス電圧波形の一例を示す図である。
【図４】照明装置の電源が出力するインパルス電圧波形の一例を示す図である。
【図５】図５Ａは照明装置の電源が出力するインパルス電圧波形の他の一例を示す図であり、図５Ｂは図５Ａに示すインパルス電圧波形の拡大図である。
【図６】図６Ａは照明装置の電源が出力するインパルス電圧波形の他の一例を示す図であり、図６Ｂは図６Ａに示すインパルス電圧波形の拡大図である。
【図７】インパルス電圧波形の１パルスの波形の一例を示す図である。
【図８】インパルス電圧波形の１パルスの波形の他の一例を示す図である。
【図９】インパルス電圧波形の１パルスの波形の他の一例を示す図である。
【図１０】本発明の実施例にかかる照明装置の電源の具体例を示す回路図である。
【図１１】本発明の実施例にかかる照明装置の電源の他の具体例を示す回路図である。
【図１２】本発明の実施例にかかる照明装置の電源の他の具体例を示す回路図である。
【図１３】従来の照明装置の発光時間と明るさの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための照明装置とその点灯方法を例示するものであって、本発明は照明装置とその点灯方法を以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００４４】
図１に示す照明装置は、光源１０と、光源１０に接続している電源３とを備える。図の照明装置は、複数の発光ダイオード１を並列に接続して電源３に接続している。電源３は光源１０をインパルスで点灯するインパルス点滅回路４を備え、光源１０はインパルスで発光する発光ダイオード１や有機ＥＬである。以下、光源１０を発光ダイオード１とする実施例の照明装置を記載するが、本発明は光源を発光ダイオードや有機ＥＬに特定するものでなく、インパルス電圧で点灯できる他の全ての光源を使用できる。
【００４５】
図１の照明装置は、複数組の発光ダイオード１を並列に接続して、電流制限素子を介することなく発光ダイオード１を電源３に接続している。この照明装置は、電流制限素子で電力を消費しないので、より電力効率を高くできる。ただ、図示しないが、本発明は電流制限素子を介して発光ダイオードを電源に接続する回路構成とすることもできる。電流制限素子を介することなく発光ダイオードを電源に接続する照明装置は、簡単な回路で電力効率をより高くでき、さらに発光ダイオードの発光色を変更できるなどの特徴があるので、以下、電流制限素子を介することなく発光ダイオードを電源に接続する照明装置を具体的な実施例として詳述する。
【００４６】
本発明の照明装置は、発光ダイオード１をインパルス電圧で短時間に発光させるので、電流制限素子を介することなく発光ダイオード１を点灯するのに好都合である。この照明装置は、電流制限素子を介することなくインパルス電圧を印加して、発光ダイオード１を点灯できる。パルス幅の小さいインパルスが短時間に発光ダイオード１を発光させるからである。さらに、以上の照明装置は、発光ダイオード１に順方向の立ち上がり電圧（Ｖｓ）を越える波高値（Ｖｈ）のインパルス電圧を印加することができる。この照明装置は、インパルスの波高値（Ｖｈ）を調整して、発光ダイオード１の電流と、発光色をコントロールできる。インパルスの波高値（Ｖｈ）が高くなると、発光ダイオード１の電流が増加し、さらに、発光色は短波長側にシフトされるからである。
【００４７】
図１の照明装置は、複数の発光ダイオード１を並列に接続してダイオードユニット２とし、さらに、複数組のダイオードユニット２を並列に接続して電源３に接続している。図の照明装置は、赤色発光ダイオード１Ａを並列に接続している赤色のダイオードユニット２Ａと、緑色発光ダイオード１Ｂを並列に接続している緑色のダイオードユニット２Ｂと、青色発光ダイオード１Ｃを並列に接続している青色のダイオードユニット２Ｃとからなる３組のダイオードユニット２を並列に接続して、電源３に接続している。
【００４８】
この照明装置は、３組のダイオードユニット２をインパルスで同時に発光して、発光色を白色にできる。図示しないが、白色発光ダイオードを並列に接続して、電源に接続して発光色を白色とする照明装置も実現できる。さらに、同じ発光色の発光ダイオードを並列に接続して、発光ダイオードの発光色の照明装置とすることもできる。さらに、図の照明装置は、全ての発光ダイオード１を並列に接続しているが、発光ダイオードを直列に接続して、電流制限素子を介することなく電源に接続することもでき、さらに発光ダイオードを直列と並列に接続して、電流制限素子を介することなく電源に接続することもできる。
【００４９】
同じ発光色の発光ダイオード１は、順方向の立ち上がり電圧（Ｖｓ）が等しく、並列に接続して均等な電流を流すことができる。とくに、インパルスで瞬間的に発光される発光ダイオード１は、順方向の立ち上がり電圧（Ｖｓ）より高い波高値（Ｖｈ）のインパルスを印加して、各発光ダイオード１を発光できる。
【００５０】
照明装置は、異なる発光色の発光ダイオード１、すなわち順方向の立ち上がり電圧（Ｖｓ）が異なる発光ダイオード１を並列や直列に接続して発光させることもできる。各々の発光ダイオード１が、順方向の立ち上がり電圧（Ｖｓ）よりも高い波高値（Ｖｈ）のインパルスで発光されるからである。
【００５１】
図１の照明装置は、インパルス点滅回路４でもってインパルス電圧を発光ダイオード１に印加するので、インパルス電圧のデューティー、すなわち発光ダイオード１を点灯する点灯時間と、発光ダイオード１を消灯する消灯時間との比率を制御して、発光ダイオード１の明るさと平均電流をコントロールする。
【００５２】
インパルス点滅回路４は、インパルス電圧を光源１０に印加して、光源１０を点灯時間と消灯時間とで点滅させる。点灯時間で光源１０の発光ダイオード１は点灯され、消灯時間では光源１０は消灯される。ただ、消灯時間は必ずしも光源１０を消灯することなく、点灯状態よりも低電力で点灯することもできる。消灯時間に光源１０を消灯する照明装置は電力効率を高くできる。照明装置は、好ましい実施例において、消灯時間において消灯されるので、以下、消灯時間において光源１０の発光ダイオード１を消灯する具体例を詳述する。
【００５３】
インパルス点滅回路４は、点灯時間においてインパルス電圧で光源１０の発光ダイオード１を瞬間的に発光させた後、消灯時間を設けて消灯する。インパルス点滅回路４は、点灯時間と消灯時間とを所定の周期で繰り返して、発光ダイオード１を点滅させる。インパルス電圧の周期は、点灯時間と消灯時間とを加算した時間となる。インパルス電圧は、インパルスのパルス幅（Ｗ）を点灯時間とし、所定の周期で出力されるインパルス間を消灯時間とする。消灯時間を点灯時間に比べて長く設定している照明装置は、消灯時間がほぼインパルス電圧の周期となる。
【００５４】
消灯時間は、視神経の不応期に同期する時間帯に設けられる。眼の網膜からの信号は視神経を介して脳に伝えられる。視神経は網膜から信号を、静止電位から活動電位に変化して脳に伝える。この視神経は、信号が入力されても活動電位を発生しない不応期がある。
【００５５】
図３は視神経が刺激を受けて静止電位から活動電位に変化するインパルスを示す。この図に示すように、視神経は閾値を越える刺激を受けると、急速に上昇してインパルスを発生し、静止電位から活動電位にする。視神経は、インパルスの発生後に不応期となる。不応期は絶対不応期と相対不応期とがある。絶対不応期においては、いかに強い刺激があっても活動電位は発生しない。相対不応期は、強い刺激に限って活動電位を発生させる。この視神経は、絶対不応期においては、網膜からの信号で活動電位を発生せず、また相対不応期においては強い信号に限って活動電位を発生する。したがって、視神経は、絶対不応期においては、網膜から信号を脳に伝えず、また相対不応期においては強い信号のみを脳に伝える。本発明の照明装置とその点灯方法は、点灯時間において光源１０を一時的に点灯して網膜からの信号で視神経を刺激した後、視神経の不応期に同期して光源１０を消灯し、あるいは光源１０の消費電力を低減して消灯時間とする。
【００５６】
消灯時間は、不応期を考慮して時間帯を設定する。したがって、消灯時間は、絶対不応期にほぼ等しく、あるいは絶対不応期と相対不応期のトータル時間とする。絶対不応期は１ｍｓｅｃ〜２ｍｓｅｃ、相対不応期はその後の数ｍｓｅｃであるので、消灯時間は、不応期を考慮して、たとえば１ｍｓｅｃ以上、好ましくは２ｍｓｅｃ以上、さらに好ましくは３ｍｓｅｃ以上とする。
【００５７】
消灯時間は不応期よりも短く、たとえば１００μｓｅｃ以上に設定することもできる。消灯時間が不応期よりも短い照明装置は、不応期に光源１０が点灯するので電力効率は低くなる。したがって、消灯時間は不応期の一部を含むように、好ましくは５００μｓｅｃ以上、さらに好ましくは７００μｓｅｃ以上、より好ましくは１ｍｓｅｃ以上とする。
【００５８】
消灯時間は、不応期のみでなく、光源１０の１秒間の発光回数及び平均電流、要求される明るさ等を考慮して最適値に設定される。消灯時間は、不応期よりも長く設定して電力効率を向上できるが、１秒間の発光回数が少なくなって暗くなる。このことから、照明装置は要求される明るさをも考慮して消灯時間を設定する。照明装置は用途によって要求される明るさが変化するので、要求される明るさや電力効率と不応期を考慮して消灯時間を設定する。
【００５９】
電力効率を重視する照明装置は、消灯時間を長く、たとえば１ｍｓｅｃ以上、好ましくは２ｍｓｅｃ以上、さらに好ましくは５ｍｓｅｃ以上に設定される。ただ、消灯時間が長くなると暗くなるので、消灯時間は、光源１０に要求される明るさを考慮して設定され、明るい光源１０にあっては、例えば２０ｍｓｅｃ以下、好ましくは１５ｍｓｅｃ以下、さらに好ましくは１０ｍｓｅｃ以下、最適には５ｍｓｅｃ以下に設定される。
【００６０】
消灯時間を絶対不応期にほぼ等しくする照明装置は、光源１０の発光回数を多くして明くできる。消灯時間が絶対不応期と相対不応期の両方を含む時間帯とする照明装置は電力効率を特に高くできる。全ての発光を人間の眼に感じる時間帯として効率よく発光できるからである。消灯時間は、１秒間に光源１０が発光する回数を特定する。消灯時間を絶対不応期及び相対不応期を含むトータル時間よりも長く設定している照明装置は、消灯時間が長すぎると発光する周期が長くなって、眼にちらつきを感じる。したがって、消灯時間は、人間の眼がちらつきを感じない長さに設定される。人間の眼は、１秒間の３０回以上の点滅を認識できないので、消灯時間は３０ｍｓｅｃ以下に設定される。
【００６１】
神経細胞は、過常期においては、刺激に対する応答が通常時よりも向上することがあるので、たとえば、消灯時間を、３ｍｓｅｃ以上であって１０ｍｓｅｃ以下に設定して、発光を神経細胞の過常期に同期させると、消費電力を少なくして明るくできる。ただし、本発明の照明装置は、消灯時間を、インパルスの波高値（Ｖｈ）、点灯時の電流、要求される平均電流、用途、要求される明るさ、あるいは発光ダイオード１の特性などを考慮して、前述の範囲よりも短く、あるいは長く設定することもできる。
【００６２】
発光ダイオード１の平均電流は、消灯時間を短く、点灯時間を長く、さらにインパルスの波高値（Ｖｈ）を高くして増加するので、消灯時間と点灯時間は、インパルスの波高値（Ｖｈ）を考慮して平均電流が最大許容電流以下となるように設定される。
【００６３】
発光ダイオード１の平均電流は、インパルスの波高値（Ｖｈ）と、消灯時間に対する点灯時間の比率で特定される。波高値（Ｖｈ）が高く、消灯時間に対する点灯時間の比率が大きくなると平均電流は増加する。本発明の照明装置は、消費電力を小さくして明るく発光できることを特徴とするので、平均電流を小さくするために、好ましくは、光源１０の点灯時間を消灯時間の１／２以下とし、さらに好ましくは１／１０以下とし、より好ましくは１／１００以下として平均電流を小さくできる。
【００６４】
照明装置は、光源１０の点灯時間を長くして明るくできるが、点灯時間が長いと光源１０の通電時間が長くなって、発光ダイオード１の平均電流は増加するので、点灯時間は、例えば１０ｍｓｅｃ以下、好ましくは５ｍｓｅｃ以下、最適には２ｍｓｅｃ以下とする。点灯時間が短すぎると、光源１０を効率よく発光できなくなるので、光源１０を発光ダイオード１とする照明装置は、点灯時間を、好ましくは１μｓｅｃ以上、さらに好ましくは５μｓｅｃ以上、より好ましくは１０μｓｅｃ以上とする。ただし、本発明の照明装置は、点灯時間を以上の範囲に特定するものでなく、用途によっては、点灯時間を１μｓｅｃ以下とし、また１ｍｓｅｃよりも長くすることもできる。とくに、発光ダイオード１は、電圧を供給して点灯するまでの遅延時間が１００ｎｍ以下と極めて短いので、点灯時間であるパルス幅（Ｗ）を１μｓｅｃ以下とするインパルスで効率よく発光できる。また、照明装置は、点灯時間を短くして発光ダイオード１の平均電流を小さくできるので、省電力の照明装置にあっては、点灯時間を１μｓｅｃ以下として消費電力を少なくできる。また、インパルスの波高値（Ｖｈ）を高くして発光色を短波長側にシフトする照明装置にあっては、点灯時間を短くしインパルスを波高値（Ｖｈ）を高くできる。
【００６５】
本発明の照明装置は、点灯時間、消灯時間、インパルスの波高値（Ｖｈ）、要求される光源１０の平均電流、用途、要求される明るさ、あるいは発光ダイオード１の特性などを考慮して、点灯時間を前述の範囲よりも短く、あるいは長く設定することもできる。とくに、インパルス点滅回路４は、発光ダイオード１の最大許容電流を越えないように点灯時間と消灯時間とインパルスの波高値（Ｖｈ）を特定する。インパルス電圧は、点灯時間が長く、消灯時間が短く、インパルスの波高値（Ｖｈ）が高いほど、発光ダイオード１の平均電流は大きくなる。点灯時間を短く、消灯時間を長く、インパルスの波高値（Ｖｈ）を低くして発光ダイオード１の平均電流を小さくできるので、インパルス点滅回路４は、点灯時間と消灯時間とインパルスの波高値（Ｖｈ）を、発光ダイオード１の平均電流が最大許容電流を越えないように設定する。
【００６６】
本発明の照明装置は、好ましくは、発光ダイオード１の順方向の立ち上がり電圧（Ｖｓ）を越える波高値（Ｖｈ）のインパルス電圧を発光ダイオード１に印加して発光させる。ただし、順方向の立ち上がり電圧（Ｖｓ）を印加して発光ダイオード１を点灯することもできる。順方向の立ち上がり電圧（Ｖｓ）より高い電圧のインパルス電圧が供給される発光ダイオード１は、電子と正孔が再結合するエネルギーが大きくなり、半導体材料のエネルギーギャップで特定される波長よりも短い波長で発光する。また、立ち上がり電圧（Ｖｓ）よりも高電圧のパルスが印加される状態では大電流が流れるが、電流は短時間にしか流れず、温度上昇を少なくして温度上昇による発光強度の低下は少なくなる。
【００６７】
図３〜図６は、インパルス点滅回路４が光源１０に供給するインパルス電圧の波形を示し、図７〜図９は、１パルスの波形を示している。これ等の図に示すインパルス電圧波形は、パルス幅（Ｗ）の小さいインパルスを一定の周期で光源１０に印加する。これ等の図において、横軸は時間、縦軸は電圧を示している。図３と図４のインパルス電圧波形は、一定の周期（Ｔ）で出力するインパルスで光源１０を点灯する。インパルスのパルス幅（Ｗ）は点灯時間となり、インパルスと次のインパルスとの時間間隔は消灯時間となる。
【００６８】
図３のインパルス電圧波形は、同じ波高値（Ｖｈ）のインパルスを一定の周期で出力し、図４のインパルス電圧波形は、波高値（Ｖｈ）の異なるインパルスを一定の周期で出力する。図３に示す同じ波高値（Ｖｈ）のインパルスは、光源１０を各インパルスで同じ発光色と強度で発光させる。図４に示す波高値（Ｖｈ）の異なるインパルスは、異なる発光色と強度で発光させる。したがって、図４のインパルス電圧は、光源１０をより広い波長範囲で発光できる。
【００６９】
図３と図４に示すインパルス電圧波形は、周期（Ｔ）とパルス幅（Ｗ）から、デューティー（Ｄ）と周波数（ｆ）が以下の式で特定される。周期（Ｔ）は、点灯時間と消灯時間を加算した時間となる。
【００７０】
デューティー（Ｄ）は、インパルスのパルス幅（Ｗ）／（点灯時間＋消灯時間）から以下の式となる。
Ｄ＝Ｗ／Ｔ
ｆ＝１／Ｔ
【００７１】
図５と図６のインパルス電圧波形は、短時間の点灯時間と短時間の消灯時間を繰り返す点滅タイミングと、長い消灯時間を設けている消灯タイミングとを繰り返して、光源１０を発光させる。点滅タイミングにおいては、所定の時間間隔で複数のインパルス電圧を出力し、消灯タイミングにおいては、インパルスの出力を休止する。点滅タイミングにおいて光源１０は連続して点灯されずに短い周期で点滅される。このインパルス電圧波形は、点滅タイミングにおける第１の消灯時間を、消灯タイミングにおける第２の消灯時間よりも短くして、光源１０を短時間で点滅させる。図５のインパルス電圧は、点滅タイミングにおいて同じ波高値（Ｖｈ）のインパルスを出力し、図６のインパルス電圧は、点滅タイミングで出力されるインパルスの波高値（Ｖｈ）を変化させている。図６のインパルス電圧は、点滅タイミングでインパルスの波高値（Ｖｈ）を変化させるので、点滅タイミングにおいて光源１０である発光ダイオード１の発光色を変化できる。
【００７２】
このインパルス電圧波形は、点滅タイミングにおける点灯時間（Ｔ１）及び第１の消灯時間（Ｔ２）と、インパルスのパルス数（ｎ）と、消灯タイミングにおける第２の消灯時間（Ｔ３）から、１秒間に通電される時間の割合であるデューティー（Ｄ）は、以下の式で特定される。
１周期（Ｔ）は、［Ｔ１×ｎ＋Ｔ２×（ｎ−１）＋Ｔ３］  となり、
１秒間の通電タイムのトータル値は、［Ｔ１×ｎ］となるので、
Ｄ＝（Ｔ１×ｎ）／［Ｔ１×ｎ＋Ｔ２×（ｎ−１）＋Ｔ３］
【００７３】
図５と図６のインパルス電圧波形は、点滅タイミングにおいては、複数のインパルスで短時間に光源１０を複数回点灯して明るく発光させた後、長い第２の消灯時間で光源１０を消灯して電力消費を少なくできる。このインパルス電圧波形は、点滅タイミングと消灯タイミングとの時間帯の比率を変更し、また、点滅タイミングにおける点灯時間と第１の消灯時間との比率を変更して、明るさと消費電力とを大幅にコントロールできる。
【００７４】
消灯タイミングに対する点滅タイミングの割合を大きく、また点滅タイミングにおいては、第１の消灯時間に対する点灯時間の割合を大きくして光源１０を明るくできる。反対に、消灯タイミングに対する点滅タイミングの割合を小さく、また点滅タイミングにおいては、第１の消灯時間に対する点灯時間の割合を小さくして電力消費を小さくできる。点滅タイミングは、短時間で光源１０を複数回点灯して実質的な明るさを向上し、消灯タイミングは不応期において光源１０を消灯して消費電力を小さくできる。第１の消灯時間は、複数回の点灯を眼が明るく感じる短い時間帯に設定し、第２の消灯時間は不応期を含む時間帯として、消費電力を少なくできる。
【００７５】
点滅タイミングにおける点灯時間は、光源１０の発光を眼に感じることができるよりも長い時間帯に設定される。さらに、順方向の立ち上がり電圧（Ｖｓ）よりも波高値（Ｖｈ）の高いインパルスを発光ダイオード１に印加する照明装置にあっては、点灯時間を短くして、より波高値（Ｖｈ）の高いインパルスを発光ダイオード１に印加できる。このことから、点滅タイミングにおける点灯時間と第１の消灯時間は、たとえば、１μｓｅｃ以上であって２０μｓｅｃ以下、好ましくは１０μｓｅｃ以下に設定される。第２の消灯時間は不応期を考慮して１ｍｓｅｃ以上であって２０ｍｓｅｃ以下に設定される。
【００７６】
ただし、本発明の照明装置は、点滅タイミングにおける第１の消灯時間を、不応期を考慮して１ｍｓｅｃ以上に設定することもできる。この照明装置は、点滅タイミングにおける点灯時間を長くして明るく、第２の消灯時間を短くして電力消費を低減できる。したがって、点灯時間と第１の消灯時間と第２の消灯時間とは、照明装置に要求される明るさや消費電力を考慮して最適値に設定されるので、用途を考慮して、以上の範囲よりも小さく、あるいは大きく設定される。さらに、点滅タイミングにおけるインパルスの数、すなわち発光回数は、要求される明るさを考慮して、たとえば２以上であって１００以下、好ましくは５以上であって５０以下に設定される。
【００７７】
以上の図に示すインパルス電圧波形は、発光ダイオード１の順方向の立ち上がり電圧（Ｖｓ）よりも高い波高値（Ｖｈ）のインパルスを光源１０の発光ダイオード１に供給して、発光色をコントロールできる。順方向の立ち上がり電圧（Ｖｓ）よりも高い波高値（Ｖｈ）のインパルス電圧が供給される発光ダイオード１は、半導体材料のエネルギーギャップで特定される標準波長よりも短い波長にシフトされた光を放射する。高電圧のインパルス電圧が、電子と正孔を加速してＰＮ接合層で再結合するエネルギーを大きくするからである。この照明装置は、インパルスの波高値（Ｖｈ）を高くして、光源１０の発光色を、標準発光色から短波長側にシフトできる。また、高い波高値（Ｖｈ）のインパルス電圧は、発光ダイオード１の電流を大きくしても、パルス幅を小さくして通電時間を短くできるので、発光ダイオード１の温度上昇を小さくして、温度上昇による発光効率の低下を防止できる。
【００７８】
インパルスの波高値（Ｖｈ）を順方向の立ち上がり電圧（Ｖｓ）よりも高くするほど、発光ダイオード１の発光色は、標準発光色からより短波長側にシフトする。インパルスの波高値（Ｖｈ）は、発光ダイオード１の発光色と発光強度を考慮して最適値に設定される。インパルスの波高値（Ｖｈ）は、要求される発光ダイオード１の発光色と発光強度を考慮して、例えば順方向の立ち上がり電圧（Ｖｓ）の１．５倍以上に、あるいは２倍以上に、さらにまた３倍以上とすることもできる。
【００７９】
また、インパルスは発光ダイオード１の順方向に印加されるので、最大の波高値（Ｖｈ）を高くできるが、発光ダイオード１を損傷しない電圧に設定される。インパルスの最大の波高値（Ｖｈ）は、パルス幅（Ｗ）を小さくして高くできる。たとえば、パルス幅（Ｗ）を考慮して、インパルスの波高値（Ｖｈ）を発光ダイオード１の順方向の立ち上がり電圧（Ｖｓ）の５０倍以下、好ましくは３０倍以下、さらに好ましくは２０倍以下として、発光色と発光強度をコントロールできる。さらに、インパルスの波高値（Ｖｈ）は、インパルスのパルス幅（Ｗ）を小さくして高くできるので、最大の波高値（Ｖｈ）は、パルス幅と発光ダイオード１の特性を考慮して、以上の範囲によりも大きく設定して発光色を標準発光色から短波長側にシフトすることもできる。
【００８０】
インパルス点滅回路４は、発光ダイオード１に許容される最大電流よりも平均電流を小さくするようにインパルス電圧をコントロールする。発光ダイオード１の平均電流は、インパルスの波高値（Ｖｈ）と、点灯時間及び消灯時間から決定されるデューティーで特定される。平均電流は、インパルスの波高値（Ｖｈ）を高く、点灯時間を長くして消灯時間を短くしてデューティーを大きくして増加する。したがって、インパルスの波高値（Ｖｈ）を大きくするインパルス点滅回路４は、インパルス電圧の点灯時間とデューティーを小さくして平均電流が最大電流を越えないように制御する。
【００８１】
図７〜図９はインパルスの波形を示している。図７のインパルスは、矩形波であって波高値（Ｖｈ）を等しくするので、インパルスが供給される状態で発光ダイオード１の発光色は変化しない。図８のインパルスは、パルスの立ち上がりタイミングで波高値（Ｖｈ）を大きくするオーバーシュートのある矩形波である。このパルスインパルスが印加される発光ダイオード１は、インパルスの立ち上がりタイミングのオーバーシュートで瞬間的に高電圧が供給される。したがって、インパルスの立ち上がりタイミングで電子と正孔はより大きなエネルギーに加速されて発光色を短波長側にシフトし、その後は、矩形波の波高値（Ｖｈ）まで低下して発光色の波長は長くなる。図９のインパルスは、立ち上がりタイミングで波高値（Ｖｈ）をピークとした後、次第に低下させる。このインパルスは、時間と共に電圧が低下するので、パルス幅（Ｗ）は０Ｖで最大値（Ｗｍａｘ）となる。このインパルスで発光する発光ダイオード１は、立ち上がりタイミングで発光色を標準発光色から短波長側にシフトした後、従いに標準発光色に近づくように変化する。
【００８２】
図７と図８のインパルスは、無安定マルチバイブレータ、タイマＩＣ、あるいはデジタル回路等の発振回路とスイッチング素子からなるインパルス点滅回路で発生できる。図１のインパルス点滅回路４は、直流電源６と、発振回路５と、スイッチング素子７とを備える。スイッチング素子７は直流電源６と発光ダイオード１との間に接続され、オンオフに切り換えられて、発光ダイオード１を発光し、また消灯する。スイッチング素子７は、オン状態で発光ダイオード１を直流電源６に接続して点灯し、オフ状態で直流電源６から切り離して消灯する。
【００８３】
インパルス点滅回路４から出力されるインパルス電圧の波高値（Ｖｈ）は直流電源６の電圧で、パルス幅はスイッチング素子７のオン状態でコントロールされる。このスイッチング素子７は、発振回路５から入力される信号でオンオフに切り換えられるＦＥＴやトランジスタ等の半導体スイッチング素子である。スイッチング素子７は、オンオフに切り換えられるので、Ｃ級やＤ級で動作させてオン状態における等価抵抗を小さくできる。このため、スイッチング素子７の電力ロスを小さくして電力効率を高くできる。
【００８４】
図８のインパルス電圧は、発振回路から出力される矩形波に、オーバーシュートを設けて電力増幅回路に出力して得られる。また、図９のインパルス電圧は、図１０に示すインパルス点滅回路４Ｂで発光ダイオード１に供給できる。このインパルス点滅回路４Ｂは、直流電源６に、互いに逆方向に並列接続している一対の発光ダイオード１を、コンデンサー８と第１のスイッチング素子７Ａを介して接続している。第１のスイッチング素子７Ａとコンデンサー８との接続部を第２のスイッチング素子７Ｂを介してアース側に接続している。第１のスイッチング素子７Ａと第２のスイッチング素子７Ｂは、発振回路５Ｂから入力される制御信号でオンオフに切り換えられる。発振回路５Ｂは、第１のスイッチング素子７Ａと第２のスイッチング素子７Ｂに、時間をずらしてどちらか一方にオン信号を入力する。第２のスイッチング素子７Ｂのオン信号は、第１のスイッチング素子７Ａのオン信号よりも遅れて入力される。第１のスイッチング素子７Ａのオン状態において、直流電源６からコンデンサー８に充電電流が流れ、この充電電流が発光ダイオード１に流れて発光させる（矢印Ａ）。コンデンサー８が充電された後、第１のスイッチング素子７Ａはオフ状態に切り換えられる。この後、第２のスイッチング素子７Ｂがオン状態に切り換えられると、コンデンサー８の放電電流が流れ、この電流が他方の発光ダイオード１に流れて発光させる（矢印Ｂ）。コンデンサー８が放電された後、第２のスイッチング素子７Ｂはオフ状態に切り換えられる。その後、第１のスイッチング素子７Ａと第２のスイッチング素子７Ｂを交互にオン状態に切り換えて、両方の発光ダイオード１を時間をずらして発光させる。この電源３は、電源電圧とコンデンサー８の静電容量で、発光ダイオード１に供給する電力を制御できる。電源電圧を高くしてインパルスの波高値（Ｖｈ）を高く、静電容量を大きくしてインパルスのパルス幅（Ｗ）を大きくできるからである。
【００８５】
以上のインパルス点滅回路４Ｂも、スイッチング素子７をオンオフに切り換えて、図９に示すインパルスを発光ダイオード１に供給できるので、スイッチング素子７をＣ級やＤ級で動作させてオン状態における等価抵抗を小さく、電力ロスを小さく、電力効率を高くできる。
【００８６】
図１１は、波高値（Ｖｈ）の異なるインパルスを各発光ダイオード１に供給するインパルス点滅回路４Ｃを示す。このインパルス点滅回路４Ｃは、異なる電源電圧の電源（図示せず）に接続している複数のスイッチング素子７を備える。スイッチング素子７は入力信号でオン状態とオフ状態の何れかに切り換えられる。発光ダイオード１は、各スイッチング素子７を介して、異なる電圧の電源ライン１１に接続される。複数のスイッチング素子７は、発振回路５Ｃから入力される入力信号で何れかひとつがオン状態に切り換えられる。オン状態のスイッチング素子７は、発光ダイオード１を電源ライン１１に接続する。発光ダイオード１は、オン状態のスイッチング素子７を介してひとつの電源ライン１１に接続され、接続された電源ライン１１の電圧で発光される。各スイッチング素子７は、一定の周期で順番に入力されるオン信号でオン状態に切り換えられる。電圧の高い電源ライン１１に接続されたスイッチング素子７から順番にオン状態に切り換えられる発光ダイオード１は、図４や図６に示す波高値（Ｖｈ）の異なるインパルスで順番に発光される。
【００８７】
以上のインパルス点滅回路４Ｃも、スイッチング素子７をオンオフに切り換えて、図４や図６に示すインパルスを発光ダイオード１に供給できるので、スイッチング素子７をＣ級やＤ級で動作させてオン状態における等価抵抗を小さく、電力ロスを小さく、電力効率を高くできる。
【００８８】
図１２のインパルス点滅回路４Ｄは、トランジスタやＦＥＴなどの半導体からなる電力増幅素子を制御して、発光ダイオード１に波高値（Ｖｈ）の異なるインパルス電圧を供給するインパルス点滅回路４Ｄを示す。このインパルス点滅回路４Ｄは、電力増幅素子９の入力側に、発振回路５Ｄから波高値（Ｖｈ）の異なるインパルス電圧を入力信号として入力して、出力側に接続している発光ダイオード１に波高値（Ｖｈ）が異なるインパルス電圧を供給する。このインパルス点滅回路４Ｄは、発振回路５Ｄから入力される入力信号で、電力増幅素子９の等価抵抗を制御して、発光ダイオード１に供給されるインパルスの波高値（Ｖｈ）を調整する。電力増幅素子９は、等価抵抗の小さい状態でインパルスの波高値（Ｖｈ）を高く、等価抵抗を大きくしてインパルスの波高値（Ｖｈ）を小さく、オフ状態で発光ダイオード１を消灯する。このインパルス点滅回路４Ｄは、ひとつの電力増幅素子９で発光ダイオード１に供給するインパルスの波高値（Ｖｈ）を制御できる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明の照明装置は、室内や屋外の照明装置器具、テレビやモニタなどの表示パネルのバック照明装置、車の前照灯や室内灯など車用の照明装置、看板や装飾用の照明装置、プロジェクター用発光ダイオードなどに有効に使用できる。
【符号の説明】
【００９０】
１…発光ダイオード
１Ａ…赤色発光ダイオード
１Ｂ…緑色発光ダイオード
１Ｃ…青色発光ダイオード
２…ダイオードユニット
２Ａ…赤色のダイオードユニット
２Ｂ…緑色のダイオードユニット
２Ｃ…青色のダイオードユニット
３…電源
４、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ…インパルス点滅回路
５、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ…発振回路
６…直流電源
７…スイッチング素子
７Ａ…第１のスイッチング素子
７Ｂ…第２のスイッチング素子
８…コンデンサー
９…電力増幅素子
１０…光源
１１…電源ライン
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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