(57)【要約】【課題】半導体発光素子の照度の経時変化を精度良く補正できる照明装置を提供することである。【解決手段】異なる発光色の複数の半導体発光素子１１ａ〜１１ｃのそれぞれに対して独立して電力変換手段１５ａ〜１５ｃから点灯用電力を供給するように構成され、目標値作成手段１３は、各々の半導体発光素子１１ａ〜１１ｃの点灯時間と調光率との積を累積した累積実質点灯時間に基づいて照度補正を行い、色設定手段１２で設定された混光色になるように補正した照度により各々の半導体発光素子１１ａ〜１１ｃに供給する点灯用電力目標値を作成する。制御手段１４は、各々の半導体発光素子１１ａ〜１１ｃに供給する点灯用電力が目標値作成手段１３で作成した点灯用電力目標値になるように電力変換手段１５ａ〜１５ｃを制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる発光色の複数の半導体発光素子のそれぞれに対して独立して点灯用電力を供給する電力変換手段と；
複数の半導体発光素子の混光色を設定する色設定手段と；
各々の半導体発光素子の点灯時間と調光率との積を累積した累積実質点灯時間の関数で示される照度補正曲線に基づいて照度補正を行い、前記色設定手段で設定された混光色になるように補正した照度により各々の半導体発光素子に供給する点灯用電力目標値を作成する目標値作成手段と；
各々の半導体発光素子に供給する点灯用電力が前記目標値作成手段で作成した点灯用電力目標値になるように前記電力変換手段を制御する制御手段と；
を備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記半導体発光素子は、発光ダイオードであり、前記制御手段は、発光中の発光ダイオードの照度を検出するときは、各々の発光ダイオードの点灯時間が位相差及び休止区間を持って点灯するように前記電力変換手段を制御し、前記休止区間にある発光ダイオードで発光中の発光ダイオードの照度を検出し、前記目標値作成手段は、検出した照度が基準値となるように前記照度補正曲線を修正することを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光色の半導体発光素子を持ち、これらの半導体発光素子の光色を混色することによって所望の発光色による空間照明を行う照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
店舗や劇場等の演出性の向上から照明装置による照明光の可変色制御への要求は高くなっている。また、照明光と生理現象との関連から快適な空間照明に対する関心も高まっている。
【０００３】
一方、近年の半導体発光素子の高効率化によって、光の３原色を半導体発光素子により高効率で発光できるようになっており、３原色の３個の半導体発光素子を用いた照明装置が採用されるようになっている。この場合、３原色の各々の３個の半導体発光素子を調光状態で点灯させて所望の色に可変色制御する。
【０００４】
ここで、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）に対して単独の発光ダイオードで出射される発色光ごとに照度を検出し、検出した照度が基準値と一致するように各発光ダイオードへの電力を補正し、発色光ごとに異なる経年変化が発生した場合であっても、混色光の照度変化及び色変化の低減を容易かつ短時間で行うようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
すなわち、特許文献１のものは、複数の発光ダイオードの照度をそれぞれ光センサで検出し、初期から寿命末期までの出射時間に対する照度特性を予め記憶しておき、検出した照度が基準値と異なるときは、検出値及び照度特性に基づいて寿命末期までの予め決められた出射時間ごとに電力の補正値を設定し、予め決められた出射時間が経過するごとに補正値を用いて発光ダイオードに供給する電力を補正するものである。
【特許文献１】特開２００７−８０５４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１のものでは、発光ダイオードの出射時間と、初期から寿命末期までの出射時間に対する照度特性とに基づき、発光ダイオードに供給する電力を補正して発光ダイオードの経年変化による照度を補正するものであり、発光ダイオードの調光率を考慮に入れたものではないので、精度のよい補正が得られない。これは、発光ダイオードは、流れる電流の積算値を抑制すればするほど寿命は延びる特性を有するので、発光ダイオードの経年変化は出射時間だけでなく調光率も大きく関係するからである。
【０００７】
このように、最初に通電を開始した時点からの累積の点灯時間（出射時間）だけで発光ダイオードの経年変化を求めるものでは、発光ダイオードの調光率によって投入される累積の電力が異なるので、結果として光色ごとの劣化程度も異なる。このため、実質の補正量とは異なった補正量しか得られない。
【０００８】
本発明の目的は、半導体発光素子の照度の経時変化を精度良く補正できる照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明に係わる照明装置は、異なる発光色の複数の半導体発光素子のそれぞれに対して独立して点灯用電力を供給する電力変換手段と；複数の半導体発光素子の混光色を設定する色設定手段と；各々の半導体発光素子の点灯時間と調光率との積を累積した累積実質点灯時間の関数で示される照度補正曲線に基づいて照度補正を行い、前記色設定手段で設定された混光色になるように補正した照度により各々の半導体発光素子に供給する点灯用電力目標値を作成する目標値作成手段と；各々の半導体発光素子に供給する点灯用電力が前記目標値作成手段で作成した点灯用電力目標値になるように前記電力変換手段を制御する制御手段と；を備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明及び以下の発明において用語の定義及び技術的意味は以下による。異なる発光色とは、例えば、光の３原色の赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）である。この場合の複数の半導体発光素子は、赤色（Ｒ）の半導体発光素子、緑色（Ｇ）の半導体発光素子、青色（Ｂ）の半導体発光素子である。半導体発光素子とは、例えば、発光ダイオード、有機ＥＬ（有機エレクトロルミネセンス）を含む。点灯用電力とは、半導体発光素子を点灯するために電力変換手段で変換された直流電力であり、半導体発光素子には直流電流が供給される。「独立して点灯用電力を供給する」とは、各々の半導体発光素子ごとに個別の電力変換手段から点灯用電力が供給されることをいう。
【００１１】
色設定手段は、複数の半導体発光素子の発光色を混光して得られる発光色を設定するものである。複数の半導体発光素子の混光色とは、例えば、複数の半導体発光素子が、赤色（Ｒ）の半導体発光素子、緑色（Ｇ）の半導体発光素子、青色（Ｂ）の半導体発光素子である場合には、これらの３原色を混光して得られる発光色をいう。
【００１２】
点灯時間とは、半導体発光素子が調光状態または全光状態のいずれかの状態で点灯している時間をいう。累積実質点灯時間とは、各々の半導体発光素子ごとに、半導体発光素子の点灯時間と点灯時の調光率との積を累積したものであり、実質的な点灯時間である。
【００１３】
照度補正とは、各々の半導体発光素子の照度を点灯制御用の照度に補正することをいい、照度補正曲線は、各々の半導体発光素子について初期から寿命末期まで、半導体発光素子の実際の照度を一定に保つために累積実質点灯時間の関数で示される。点灯用電力目標値とは、補正した照度になるように各々の半導体発光素子を点灯するための点灯用電力の目標値をいう。
【００１４】
請求項２の発明に係わる照明装置は、請求項１の発明において、半導体発光素子は発光ダイオードであり、前記制御手段は、発光中の発光ダイオードの照度を検出するときは、各々の発光ダイオードの点灯時間が位相差及び休止区間を持って点灯するように前記電力変換手段を制御し、前記休止区間にある発光ダイオードで発光中の発光ダイオードの照度を検出し、前記目標値作成手段は、検出した照度が基準値となるように前記照度補正曲線を修正することを特徴とする。
【００１５】
休止区間とは、発光ダイオードが不点灯状態である区間をいい、各々の発光ダイオードの点灯時間が休止区間を持って点灯するとは、各々の発光ダイオードを点灯制御する際に休止区間が発生するように間欠的に点灯することをいう。
【００１６】
また、各々の発光ダイオードの点灯時間が位相差及び休止区間を持って点灯するとは、照度検出対象の発光ダイオードが点灯している区間に照度検出用の発光ダイオードが休止区間となるように、各々の発光ダイオードを位相差を持って点灯することをいう。
【００１７】
休止区間にある発光ダイオードで発光中の発光ダイオードの照度を検出するとは、不点灯状態である発光ダイオードを照度センサとして使用し、点灯状態にある照度検出対象の発光ダイオードの照度を検出することをいう。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の発明によれば、異なる発光色の半導体発光素子ごとに点灯時間と調光率との積を算出して累積実質点灯時間を求め、その累積実質点灯時間に基づいて半導体発光素子の照度の経時変化に対する補正を行うので、精度良く半導体発光素子の照度を補正できる。
【００１９】
請求項２の発明によれば、半導体発光素子である発光ダイオードを間欠的に点灯させるとともに不点灯状態である発光ダイオードを照度センサとして使用し、点灯状態にある発光ダイオードの照度を検出して、検出した照度が基準値となるように照度補正曲線を修正するので、発光ダイオードの照度補正を実測した照度で補正できる。従って、より精度良く発光ダイオードの照度を補正できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は本発明の実施の形態に係わる照明装置の実施例１の構成図である。以下の説明では、照明装置の光源部の半導体発光素子は発光ダイオードである場合について説明する。照明装置の光源部は、光の３原色の発光色をそれぞれ発光する赤色発光ダイオード１１ａ、緑色発光ダイオード１１ｂ、青色発光ダイオード１１ｃを有し、これら３原色である赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）を混色して所望の色を出力する。
【００２１】
色設定手段１２は、赤色、緑色、青色を混色した混光色の設定を行うものであり、赤色、緑色、青色の照度の比率を設定することにより所望の色の設定を行う。例えば、赤色（０％）、緑色（０％）、青色（１００％）とすると、青色の発光色となる。色設定手段１２で設定された色設定は目標値作成手段１３に入力される。
【００２２】
目標値作成手段１３は、色設定手段１２で設定された赤色、緑色、青色の各照度比率を満たすように、赤色発光ダイオード１１ａ、緑色発光ダイオード１１ｂ、青色発光ダイオード１１ｃの点灯用電力目標値を作成する。目標値作成手段１３で作成された各々の発光ダイオード１１ａ、１１ｂ、１１ｃの点灯用電力目標値は制御手段１４に入力される。
【００２３】
制御手段１４は、各々の発光ダイオード１１ａ、１１ｂ、１１ｃに供給する点灯用電力が目標値作成手段１３で作成した点灯用電力目標値になるように電力変換手段１５ａ、１５ｂ、１５ｃを制御する。電力変換手段１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、電源１６からの電力を調整して、各々の発光ダイオード１１ａ、１１ｂ、１１ｃのそれぞれに対して独立して点灯用電力を供給する。
【００２４】
図２は、目標値作成手段１３での照度補正の際に使用する補正照度と累積実質点灯時間との関係の一例を示すグラフである。照度補正曲線Ｓは、発光ダイオード１１の初期においては、調光状態の所定の照度（例えば８０％照度）を全光（１００％）に設定しておく。そして、発光ダイオードの点灯時間と調光率との積を累積した累積実質点灯時間が長く（大きく）なるにつれて、点灯制御用の照度を実際の全光（１００％）に近づけていく特性とする。この照度補正曲線Ｓは、各々の発光ダイオード１１ａ、１１ｂ、１１ｃごとに各々の発光ダイオード１１ａ、１１ｂ、１１ｃの特性に応じて用意する。
【００２５】
また、目標値作成手段１３は、各々の発光ダイオード１１ａ、１１ｂ、１１ｃの調光率及び点灯時間を混光色の点灯時間及び各照度比率から求め、各々の発光ダイオード１１ａ、１１ｂ、１１ｃごとに調光率と点灯時間との積を計算し、各々の発光ダイオード１１ａ、１１ｂ、１１ｃの累積実質点灯時間を常時更新記憶する。
【００２６】
そして、例えば、発光ダイオード１１ａの累積実質点灯時間ｔがｔａであるときに、色設定手段１２から発光ダイオード１１ａの照度比率が４０％である設定が入力されたとすると、図２に示すように、照度補正曲線Ｓから累積実質点灯時間ｔａのときの補正照度はＡであるので、目標値作成手段１３は照度が０．４×Ａとなるような点灯用電力目標値を算出する。制御手段１４は、各々の発光ダイオード１１ａ、１１ｂ、１１ｃに供給する点灯用電力が目標値作成手段１３で作成した点灯用電力目標値になるように電力変換手段１５ａ、１５ｂ、１５ｃを制御する。
【００２７】
このように、実施例１によれば、異なる発光色の発光ダイオード１１ａ、１１ｂ、１１ｃごとに点灯時間と調光率との積を算出して累積実質点灯時間を求め、その累積実質点灯時間に基づいて発光ダイオードの照度の経時変化に対する補正を行うので、精度良く発光ダイオードの照度を補正できる。以上の説明では、光源部の半導体発光素子は、発光ダイオードの場合について説明したが、有機ＥＬであっても良い。
【００２８】
図３は本発明の実施の形態に係わる照明装置の実施例２の構成図である。この実施例２は、図１に示した実施例１に対し、半導体発光素子として発光ダイオードを使用し、不点灯状態の発光ダイオードで点灯中の発光ダイオードの照度を検出する機能を追加したものである。図１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００２９】
一般に、発光ダイオードは、不点灯状態であるときに、光が照射されると、照射された光量に応じて起電力が発生するので、その電圧を検出することによって照度を検出できる。そこで、各々の発光ダイオード１１ａ、１１ｂ、１１ｃを照度センサとして使用し、図３に示すように、各々の発光ダイオード１１ａ、１１ｂ、１１ｃで検出した照度を制御手段に１４に入力する。
【００３０】
制御手段１４は、発光中の発光ダイオードの照度を検出するときは、各々の発光ダイオード１１ａ、１１ｂ、１１ｃの点灯時間が位相差及び休止区間を持って点灯するように電力変換手段１５ａ、１５ｂ、１５ｃを制御する。
【００３１】
例えば、赤色発光ダイオード１１ａは緑色発光ダイオード１１ｂの照度検出用の発光ダイオード、緑色発光ダイオード１１ｂは青色発光ダイオード１１ｃの照度検出用の発光ダイオード、青色発光ダイオード１１ｃは赤色発光ダイオード１１ａの照度検出用の発光ダイオードと予め決めておき、赤色発光ダイオード１１ａで緑色発光ダイオード１１ｂの照度を検出する際には、緑色発光ダイオード１１ｂが点灯しているときに赤色発光ダイオード１１ａに休止区間（不点灯区間）を設ける。
【００３２】
また、緑色発光ダイオード１１ｂで青色発光ダイオード１１ｃの照度を検出する際には、青色発光ダイオード１１ｃが点灯しているときに緑色発光ダイオード１１ｂに休止区間（不点灯区間）を設ける。
【００３３】
同様に、青色発光ダイオード１１ｃで赤色発光ダイオード１１ａの照度を検出する際には、赤色発光ダイオード１１ａが点灯しているときに青色発光ダイオード１１ｃに休止区間（不点灯区間）を設ける。
【００３４】
図４は、制御手段１４で発光ダイオードの照度を検出する場合の点灯制御の特性図である。例えば、赤色発光ダイオード１１ａで緑色発光ダイオード１１ｂの照度を検出する際には、制御手段１４は、赤色発光ダイオード１１ａの不点灯期間の時点ｔ５〜ｔ７の休止期間ΔＴ３中のうちの緑色発光ダイオード１１ｂのみの点灯期間ΔＴ３’中に、赤色発光ダイオード１１ａで緑色発光ダイオード１１ｂの照度を検出する。また、緑色発光ダイオード１１ｂで青色発光ダイオード１１ｃの照度を検出する際には、制御手段１４は、緑色発光ダイオード１１ｂの不点灯期間の時点ｔ１〜ｔ４の休止期間ΔＴ１中のうちの青色発光ダイオード１１ｃのみの点灯期間ΔＴ１’中に、緑色発光ダイオード１１ｂで青色発光ダイオード１１ｃの照度を検出する。同様に、青色発光ダイオード１１ｃで赤色発光ダイオード１１ａの照度を検出する際には、制御手段１４は、青色発光ダイオード１１ｃの不点灯期間の時点ｔ３〜ｔ６の休止期間ΔＴ２中のうちの赤色発光ダイオード１１ａのみの点灯期間ΔＴ２’中に、青色発光ダイオード１１ｃで赤色発光ダイオード１１ａの照度を検出する。
【００３５】
そして、制御手段１４は、検出した各々の発光ダイオード１１ａ、１１ｂ、１１ｃの照度を目標値作成手段１３に入力し、目標値作成手段１３は、検出した各々の発光ダイオード１１ａ、１１ｂ、１１ｃの照度が基準値となるように照度補正曲線を修正する。すなわち、図２に示した照度補正曲線Ｓを修正する。
【００３６】
このように、各々の発光ダイオード１１ａ、１１ｂ、１１ｃへの点灯用出力電力を混色具合に合わせて間欠させ、休止期間中に照度を検出する。また、間欠の周波数は、点灯でちらつきを感じる以上の周波数にすることにより、視覚的に連続して点灯しているように見えるようにする。
【００３７】
実施例２によれば、別途照度センサを設けることなく点灯状態にある発光ダイオードの照度を検出できる。また、検出した照度が基準値となるように照度補正曲線を修正するので、発光ダイオードの照度補正を実測した照度で補正できる。従って、より精度良く発光ダイオードの照度を補正できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態に係わる照明装置の実施例１の構成図。
【図２】本発明の実施の形態における目標値作成手段での照度補正の際に使用する補正照度と累積実質点灯時間との関係の一例を示すグラフ。
【図３】本発明の実施の形態に係わる照明装置の実施例２の構成図。
【図４】本発明の実施の形態における制御手段で発光ダイオードの照度を検出する場合の点灯制御の特性図。
【符号の説明】
【００３９】
１１…発光ダイオード、１２…色設定手段、１３…目標値作成手段、１４…制御手段、１５…電力変換手段、１６…電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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