JP2009010099A

JP2009010099A - 照明装置

Info

Publication number: JP2009010099A
Application number: JP2007168855A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Otake; 寛和大武; Keiichi Shimizu; 恵一清水; Nobuo Shibano; 信雄柴野; Akiko Saito; 明子斉藤; Kiyoshi Nishimura; 潔西村
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2007-06-27
Filing date: 2007-06-27
Publication date: 2009-01-15

Abstract

【課題】出力を一定としつつ色温度を異ならせた照明光を容易に得ることができるＬＥＤ点灯装置を提供する。
【解決手段】ＬＥＤ16を有する第１発光モジュール13と、ＬＥＤ16と色温度が異なるＬＥＤ21を有する第２発光モジュール14とを定電圧電源12に接続する。制御部15により、ＬＥＤ16の点灯電流とＬＥＤ21の点灯電流との和が一定となるように各トランジスタ18，23を制御することで、出力を一定としつつ色温度を異ならせた照明光を容易に得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の発光モジュールを有する照明装置に関する。

従来、例えば光源として発光ダイオード(ＬＥＤ)を、複数種類、例えばＲＧＢ３色有する照明装置が知られている。この照明装置では、各ＬＥＤに対して定電流電源を含む光束設定回路をそれぞれ有するとともに、この光束設定回路のそれぞれに調光回路が接続された制御部を備え、各ＬＥＤでの光量を制御して照明光の色温度と光量とを設定可能としている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−３６３０６１号公報(第４−５頁、図１)

しかしながら、上述の照明装置では、制御が複雑であり、また、構成部品が多数となってコストが高くなるなどの問題点を有している。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、出力を一定としつつ色温度を異ならせた照明光を容易に得ることができる照明装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の照明装置は、１つ以上の第１光源と、この第１光源に流れる電流を制御する第１電流制限手段とを備え、定電圧電源に接続される第１発光モジュールと；前記第１光源と色温度が異なる１つ以上の第２光源と、この第２光源に流れる電流を制御する第２電流制限手段とを備え、前記第１発光モジュールと並列に前記定電圧電源に接続される第２発光モジュールと；前記第１電流制限手段により制御される電流と前記第２電流制限手段により制御される電流との和が一定となるように前記第１電流制限手段と前記電流制限手段とのそれぞれの動作を制御する制御部と；を具備しているものである。

各発光モジュールは、例えば、１つ以上の光源を、所定の配列で配置したものである。

各光源は、例えば、ＬＥＤが好ましいが、ＬＥＤに限定されるものではない。

各電流制限手段は、例えば、バイポーラトランジスタをボルテージフォロワ接続したものなどが用いられる。

制御部は、例えば、第１電流制限手段であるバイポーラトランジスタのベースに制御信号を出力する信号出力部と、この信号出力部からの出力を反転させた反転信号を第２電流制限手段であるバイポーラトランジスタのベースに出力する反転部などを備えている。

そして、第１光源を有する第１発光モジュールと、この第１発光モジュールの第１光源と色温度が異なる第２光源を有する第２発光モジュールとを定電圧電源に接続し、制御部により、第１電流制限手段で制御する第１光源に流れる電流と第２電流制限手段で制御する第２光源に流れる電流との和が一定となるように各電流制限手段を制御することで、出力を一定としつつ色温度を異ならせた照明光を容易に得ることが可能になる。

請求項２記載の照明装置は、請求項１記載の照明装置において、制御部は、第１電流制限手段に制御信号を出力する信号出力部と、この出力部からの制御信号を反転させた反転信号を第２電流制限手段に出力する反転部とを備えているものである。

そして、信号出力部により制御信号を第１電流制限手段に出力するとともに、この制御信号を反転させた反転信号を反転部により第２電流制限手段に出力することで、第１電流制限手段と第２電流制限手段とを容易に相補的に動作させることが可能になる。

請求項１記載の照明装置によれば、第１光源を有する第１発光モジュールと、この第１発光モジュールの第１光源と色温度が異なる第２光源を有する第２発光モジュールとを定電圧電源に接続し、制御部により、第１電流制限手段で制御する第１光源に流れる電流と第２電流制限手段で制御する第２光源に流れる電流との和が一定となるように各電流制限手段を制御することで、出力を一定としつつ色温度を異ならせた照明光を容易に得ることができる。

請求項２記載の照明装置によれば、請求項１記載の照明装置の効果に加えて、信号出力部により制御信号を第１電流制限手段に出力するとともに、この制御信号を反転させた反転信号を反転部により第２電流制限手段に出力することで、第１電流制限手段と第２電流制限手段とを容易に相補的に動作させることができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。

図１および図２に第１の実施の形態を示し、図１は照明装置の回路図、図２は照明装置の信号出力部の出力電圧による第１光源と第２光源とに流れる点灯電流の変化を示すグラフである。

図１に示すように、照明装置であるＬＥＤ点灯装置11は、一定電圧を供給する定電圧電源12の出力端子に、第１発光モジュール13と第２発光モジュール14とが互いに並列に接続され、これら発光モジュール13，14に、制御部15が接続されている。

定電圧電源12は、例えば商用交流電源を整流および平滑した電源、あるいは電池などの直流電源である。

第１発光モジュール13は、１つ、あるいは複数の第１光源であるＬＥＤ16が互いに直列に接続された第１光源部17を備えているとともに、この第１光源部17に、第１電流制限手段としてのトランジスタ18と、このトランジスタ18のエミッタ抵抗19とがそれぞれ接続されている。

第２発光モジュール14は、１つ、あるいは複数の第２光源であるＬＥＤ21が互いに直列に接続された第２光源部22を備えているとともに、第２電流制限手段としてのトランジスタ23と、このトランジスタ23のエミッタ抵抗24とがそれぞれ接続されている。

ＬＥＤ16，21は、互いに色温度が異なる同色系、例えば白色系の光源であり、例えばＬＥＤ16が２７００Ｋ、ＬＥＤ21が６５００Ｋの色温度を有している。

トランジスタ18，23は、各発光モジュール13，14のＬＥＤ16，21に流れる点灯電流Ｉ_L1，Ｉ_L2を制御する例えばＮＰＮ型のバイポーラトランジスタであり、トランジスタ18，23の入力端子であるコレクタが、ＬＥＤ16，21に接続されている。

エミッタ抵抗19，24は、トランジスタ18，23のエミッタに電位を生じさせることで電流帰還をかけるものである。

そして、制御部15は、出力部としての信号可変手段である信号出力部31と、この信号出力部31に対して並列に接続された抵抗32，33と、抵抗33に接続された反転部34とを有している。

信号出力部31は、出力電圧Ｖ_Sを可変させることが可能な半固定型の電源部である。そして、この信号出力部31からの出力電圧Ｖ_Sの増加によりベース電位が増加し、ベース電流(コレクタ電流)が増加しようとすると、エミッタ抵抗19によりトランジスタ18のエミッタの電位が高くなることでベース電流が抑制され、コレクタ電流すなわち点灯電流Ｉ_L1が抑制されるように構成されている。

反転部34は、例えばオペアンプなどであり、トランジスタ18のベースに供給される制御信号と反転させた反転信号をトランジスタ23のベースに供給することで、トランジスタ23がトランジスタ18と相補的に動作するように構成されている。

具体的に、制御部15は、図２に示すように、ＬＥＤ16に流れる点灯電流Ｉ_L1とＬＥＤ21に流れる点灯電流Ｉ_L2との和が一定の電流Ｉとなるように、各トランジスタ18，23の動作を制御している。このため、信号出力部31の出力電圧Ｖ_Sの増加により点灯電流Ｉ_L1が減少すると点灯電流Ｉ_L2が増加し、信号出力部31の出力電圧Ｖ_Sの減少により点灯電流Ｉ_L1が増加すると点灯電流Ｉ_L2が減少する。換言すれば、点灯電流Ｉ_L1，Ｉ_L2は、互いに相補的に増減するように構成されている。

次に、上記第１の実施の形態の動作を説明する。

トランジスタ18のベースに信号出力部31および抵抗32を介して所定の制御信号が出力されることで、トランジスタ18が通電動作し、この結果、第１発光モジュール13に点灯電流Ｉ_L1が流れて各ＬＥＤ16が発光する。

同時に、トランジスタ23のベースに反転部34により制御信号が反転された反転信号が供給されることで、トランジスタ23が通電してトランジスタ18と反対の動作、すなわち各ＬＥＤ16を流れる電流との和が一定の電流ＩとなるようにＬＥＤ21に流れる点灯電流Ｉ_L2を制御し、各ＬＥＤ21が発光する。

ここで、例えば信号出力部31の出力電圧Ｖ_Sを増加させると、トランジスタ18のベース電流が抑制されて点灯電流Ｉ_L1が減少し、各ＬＥＤ16の発光量が減少するとともに、点灯電流Ｉ_L2が増加して各ＬＥＤ21の発光量が増加する。

すなわち、ＬＥＤ16を有する第１発光モジュール13と、この第１発光モジュール13のＬＥＤ16と色温度が異なるＬＥＤ21を有する第２発光モジュール14とを定電圧電源12に接続し、制御部15により、ＬＥＤ16に流れる点灯電流Ｉ_L1とＬＥＤ21に流れる点灯電流Ｉ_L2との和が一定となるように各トランジスタ18，23を制御することで、色温度の混合比が変化し、出力を一定としつつ色温度を異ならせた照明光を容易に得ることができる。

具体的に、信号出力部31での出力電圧Ｖ_Sを可変させることにより、第１発光モジュール13での各ＬＥＤ16の発光量と、第２発光モジュール14での各ＬＥＤ21の発光量とが相補的に可変されるので、出力は一定でありながら、色温度の混合比が変化し、色温度を異ならせた照明光を容易に得ることができる。

また、制御部15を、トランジスタ18に制御信号を出力する信号出力部31とこの制御信号を反転させた反転信号を出力する反転部34とで構成することで、トランジスタ18，23を容易に相補的に動作させることができるとともに、上記制御のための構成部品が少なく、ＬＥＤ点灯装置11の小型化および低コスト化が可能になる。

さらに、各発光モジュール13，14を定電圧電源12に対して並列に接続することで、定電圧電源12の出力電圧を調整すると、色温度を可変させた照明光を得つつ調光できる。

次に、図３および図４に第２の実施の形態を示し、図３は照明装置の回路図、図４は照明装置の第１光源と第２光源とに流れる点灯電流の変化を示すグラフである。なお、上記第１の実施の形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。

この第２の実施の形態は、図３に示すように、上記第１の実施の形態の制御部15が、一定電圧を供給する定電圧源41を有し、この定電圧源41に対して、抵抗42，抵抗43の直列回路が接続され、定電圧源41に対して抵抗42，43の直列回路と並列に、抵抗44、反転部としての半導体スイッチであるトランジスタ45および抵抗46が接続されている。そして、トランジスタ45のコレクタとトランジスタ23のベースとが接続されている。

定電圧源41は、例えば、商用交流電源を整流および平滑した直流電源、あるいは電池などの直流電源である。

抵抗42，43は、分圧によりトランジスタ18，45のバイアス電圧を設定するものである。また、抵抗43は、半固定型の可変抵抗であり、この抵抗43の抵抗値を増減することにより、トランジスタ18，45のバイアス電圧が可変されるように構成されている。したがって、定電圧源41と、抵抗42，43などとにより、トランジスタ18のベースに可変的な制御信号を供給する出力部としての信号可変手段である信号出力部48が構成されている。

そして、この信号出力部48は、抵抗43の抵抗値を増加させることで、定電圧源41の出力電圧の抵抗42，43での分圧比が変化してベース電位Ｖ_Cが増加し、ベース電流(コレクタ電流)が増加しようとすると、エミッタ抵抗19によりトランジスタ18のエミッタの電位が高くなることでベース電流が抑制され、コレクタ電流すなわち点灯電流Ｉ_L1が抑制されるように構成されている。

抵抗44は、トランジスタ45のコレクタに接続されたコレクタ抵抗である。

トランジスタ45は、例えばＮＰＮ型のバイポーラトランジスタであり、制御端子であるベースがトランジスタ18のベースに接続されている。したがって、このトランジスタ45は、トランジスタ18と同じ動作(同相の動作)をするように構成されている。そして、このトランジスタ45は、コレクタがトランジスタ23のベースに接続されている。したがって、トランジスタ23は、トランジスタ18，45と反対の動作(逆相の動作)をするように構成されている。

抵抗46は、トランジスタ45のエミッタ電位を設定するエミッタ抵抗である。

そして、制御部15は、図４に示すように、ＬＥＤ16に流れる点灯電流Ｉ_L1とＬＥＤ21に流れる点灯電流Ｉ_L2との和が一定の電流Ｉとなるように、各トランジスタ18，23の動作を制御している。このため、トランジスタ18のベース電位Ｖ_Cの増加により点灯電流Ｉ_L1が減少すると点灯電流Ｉ_L2が増加し、トランジスタ18のベース電位Ｖ_Cの減少により点灯電流Ｉ_L1が増加すると点灯電流Ｉ_L2が減少する。換言すれば、点灯電流Ｉ_L1，Ｉ_L2は、互いに相補的に増減するように構成されている。

次に、第２の実施の形態の動作を説明する。

抵抗43を所定の抵抗値とすることで、トランジスタ18のベースに信号出力部48から所定の制御信号が出力されることで、トランジスタ18が通電動作し、この結果、第１発光モジュール13のＬＥＤ16に点灯電流Ｉ_L1が流れて各ＬＥＤ16が発光する。

同時に、ベースがトランジスタ18のベースに接続されたトランジスタ45がトランジスタ18と同じ動作をすることで、このトランジスタ18のコレクタにからトランジスタ23のベースへと、制御信号が反転された反転信号が供給されることで、トランジスタ23が通電してトランジスタ18と反対の動作、すなわち各ＬＥＤ16を流れる電流との和が一定の電流ＩとなるようにＬＥＤ21に流れる点灯電流Ｉ_L2を制御し、各ＬＥＤ21が発光する。

ここで、例えば抵抗43の抵抗値を増加させると、トランジスタ18のベース電流が抑制されて点灯電流Ｉ_L1が減少し、各ＬＥＤ16の発光量が減少するとともに、点灯電流Ｉ_L2が増加して各ＬＥＤ21の発光量が増加する。

この結果、信号出力部48での抵抗43の抵抗値を可変させることでこの信号出力部48からの制御信号の出力を可変させることにより、第１発光モジュール13での各ＬＥＤ16の発光量と、第２発光モジュール14での各ＬＥＤ21の発光量とが相補的に可変されるので、上記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

また、制御部15を、定電圧源41、抵抗42，43などで構成された信号出力部48と、トランジスタ45により構成した反転部とで構成することで、トランジスタ18，23を容易に相補的に動作させることができるとともに、例えばマイコンなどで反転部を構成する場合と比較して、より安価かつ容易に構成できる。

なお、上記各実施の形態において、各光源としてはＬＥＤ16，21以外のものを用いることも可能であり、また、ＬＥＤ16，21の色温度などは、上記構成に限定されるものではない。

さらに、各発光モジュール13，14、各トランジスタ18，23、あるいはエミッタ抵抗19，24などを、それぞれ着脱可能なユニットとしてもよい。

そして、各電流制限手段は、トランジスタ18，23以外の任意の回路構成とすることができ、かつ、制御部は、各電流制限手段により各発光モジュール13，14に流れる電流の和が一定となるように制御できれば、任意の回路構成とすることができる。

本発明の第１の実施の形態を示す照明装置の回路図である。同上照明装置の信号出力部の出力電圧による第１光源と第２光源とに流れる点灯電流の変化を示すグラフである。本発明の第２の実施の形態を示す照明装置の回路図である。同上照明装置の第１光源と第２光源とに流れる点灯電流の変化を示すグラフである。

符号の説明

11 照明装置としてのＬＥＤ点灯装置
12 定電圧電源
13 第１発光モジュール
14 第２発光モジュール
15 制御部
16 第１光源としてのＬＥＤ
18 第１電流制限手段としてのトランジスタ
21 第２光源としてのＬＥＤ
23 第２電流制限手段としてのトランジスタ
31，48 出力部としての信号出力部
34 反転部
45 反転部としてのトランジスタ

Claims

１つ以上の第１光源と、この第１光源に流れる電流を制御する第１電流制限手段とを備え、定電圧電源に接続される第１発光モジュールと；
前記第１光源と色温度が異なる１つ以上の第２光源と、この第２光源に流れる電流を制御する第２電流制限手段とを備え、前記第１発光モジュールと並列に前記定電圧電源に接続される第２発光モジュールと；
前記第１電流制限手段により制御される電流と前記第２電流制限手段により制御される電流との和が一定となるように前記第１電流制限手段と前記電流制限手段とのそれぞれの動作を制御する制御部と；
を具備していることを特徴とした照明装置。
制御部は、
第１電流制限手段に制御信号を出力する出力部と、
この出力部からの制御信号を反転させた反転信号を第１電流制限手段に出力する反転部とを備えている
ことを特徴とした請求項１記載の照明装置。