調光制御装置及びそれを用いた照明装置
【課題】高速でのＯＮ／ＯＦＦ制御やＰＷＭ制御を行ったとしても、所望の電流値で一定に保つことができ、その結果、光源の明るさもより精緻に制御することができる調光制御装置及びそれを用いた照明装置を提供する。
【解決手段】光源６に電圧を印加する可変電圧電源１と、前記可変電圧電源１に電圧指令信号を出力し、前記光源に印加される電圧を制御する電圧制御部２と、前記光源６と直列に接続され、ＯＮ信号が入力されたときに前記光源６に電流を流し、ＯＦＦ信号が入力されたときに前記光源６に電流が流れないようにするスイッチ３と、前記スイッチ３にＯＮ信号又はＯＦＦ信号を出力し、ＯＮ信号の期間とＯＦＦ信号の期間の比により光源の明るさを制御する調光部４と、を備えた。
【解決手段】光源６に電圧を印加する可変電圧電源１と、前記可変電圧電源１に電圧指令信号を出力し、前記光源に印加される電圧を制御する電圧制御部２と、前記光源６と直列に接続され、ＯＮ信号が入力されたときに前記光源６に電流を流し、ＯＦＦ信号が入力されたときに前記光源６に電流が流れないようにするスイッチ３と、前記スイッチ３にＯＮ信号又はＯＦＦ信号を出力し、ＯＮ信号の期間とＯＦＦ信号の期間の比により光源の明るさを制御する調光部４と、を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、間欠的に光源を発光させることにより光源の明るさを制御する調光制御装置及びそれを用いた照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ＬＥＤの調光においては、ＯＮ信号の期間とＯＦＦ信号の期間の比によってＬＥＤの明るさを調光するＰＷＭ調光がある。具体的には、一定周期内において、ＬＥＤに流れる電流値を一定に保ちつつ、そのパルス幅を変えることによりＯＮ信号の期間とＯＦＦ信号の期間の比を変更して所望の明るさに制御するようにしている。
【０００３】
ここで、ＯＮ信号の期間において流れている電流値を一定に保つために、例えば、図７（ａ）に示されるようなオペアンプを用いた帰還回路や、図７（ｂ）に示されるような電源ＩＣやマイコン等を用いた帰還回路を用いて定電流回路を構成されている。このような定電流回路に図８（ａ）に示すような、ＯＮ信号又はＯＦＦ信号を入力することによりＯＮ期間において一定電流に保たれたパルス状の電流をＬＥＤに流す事ができると考えられている。（例えば、特許文献１等を参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−４９４２３号公報
【０００５】
しかしながら、ＰＷＭ周期が短い、つまり、高速でＯＮ、ＯＦＦの切り替えを行う場合や、ＯＮ信号の期間が極端に短い場合には、図７で示したような帰還がかかる定電流回路を用いていると、大きな制御遅れが発生する。このために、実際には頂部が平らで一定電流で保たれるのではなく、図８（ｂ）に示すように指令信号の通りに所望の電流値に到達することなく崩れた波形となってしまう。ＯＮ信号の期間とＯＦＦ信号の期間の比によりＬＥＤを調光する場合には、ＯＮ信号の期間において定電流で制御されていることが前提となっているので、図８（ｂ）のような波形では所望の明るさに制御することができなくなってしまう。言い換えると、フィードバックのある定電流回路は応答性に限界があるので、ＯＮ、ＯＦＦの指令信号を定電流回路に入力することにより高速のＰＷＭ制御を実現することは難しい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上述したような問題を鑑みてなされたものであり、高速でのＯＮ／ＯＦＦ制御やＰＷＭ制御を行ったとしても、所望の電流値で一定に保つことができ、その結果、光源の明るさもより精緻に制御することができる調光制御装置及びそれを用いた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】
すなわち、本発明の調光制御装置は、光源に電圧を印加する可変電圧電源と、前記可変電圧電源に電圧指令信号を出力し、前記光源に印加される電圧を制御する電圧制御部と、前記光源と直列に接続され、ＯＮ信号が入力されたときに前記光源に電流を流し、ＯＦＦ信号が入力されたときに前記光源に電流が流れないようにするスイッチと、前記スイッチにＯＮ信号又はＯＦＦ信号を出力し、ＯＮ信号の期間とＯＦＦ信号の期間の比により前記光源の明るさを制御する調光部と、を備え、前記調光部が前記光源の明るさを制御している調光期間では、ＯＮ信号の期間とＯＦＦ信号の期間とで、前記電圧制御部がその制御態様を切り替えるように構成されており、ＯＮ信号の期間においては、前記電圧制御部が、予め定められた目標電流となる電圧である設定電圧を前記光源に印加するように前記可変電圧電源を制御するとともに、前記調光部がＯＦＦ信号の期間においては、前記電圧制御部が、直前のＯＮ信号の期間において前記光源に印加していた電圧を帰還なしで前記可変電圧電源に保持させるように制御することを特徴とする。
【０００８】
このようなものであれば、前記電圧制御部は、ＯＮ信号の期間では、前記光源に流れる電流が目標電流となるような電圧である設定電圧を前記可変電圧電源に印加させているので、前記光源に流れる電流は目標電流に近い値となる。さらに、前記電圧制御部は、調光期間においてＯＮ信号の期間とＯＦＦ信号の期間とにおいて制御態様を切り替えるものであり、前記調光部がＯＦＦ信号を入力している間は、前記電圧制御部は前記可変電圧電源に設定電圧又は直前のＯＮ期間に前記光源に印加させていた設定電圧近傍の電圧を帰還なしで保持させ続けているので、前記スイッチがＯＦＦとなり電流が流れない状態となっても帰還により設定電圧から外れた値になることを防ぐことができる。従って、次のＯＮ信号の期間の初期において目標電流に対応する設定電圧から大きくはずれた電圧が光源に印加されるのを防ぐことができ、ＯＮ信号の期間が始まった時からすぐに設定電圧が印加されることから立ち上がりにおいて制御遅れが発生することを防ぐことができる。つまり、前記可変電圧電源に直接ＯＮ信号とＯＦＦ信号が交互に入力されると、例えば図８に示したような制御遅れが発生してしまうところを、ＯＮ信号の期間だけは、光源の特性変化等が起こったとしても目標電流が流れるように制御をするとともに、ＯＦＦ信号の期間では、帰還なしで一定値に保つように制御を切り替えているので、前記可変電圧電源単体での制御遅れが発生するのを防ぐことができる。前記可変電圧電源での制御遅れが発生しないようにした上でさらに、光源を調光するためのＯＮ／ＯＦＦ制御やＰＷＭ制御は、スイッチのＯＮ、ＯＦＦの切り替えにより行われるため、可変電圧電源により光源に印加する電圧をＯＮ、ＯＦＦする場合に比べて調光制御装置全体での制御遅れが発生しにくく、前記光源に流れる目標電流で保ったまま高速でのＯＮ／ＯＦＦ制御やＰＷＭ制御を実現することが可能となる。
【０００９】
初回のＯＮ信号の期間から前記光源の特性に応じて、目標電流となる設定電圧を前記可変電圧電源が印加できるようにして、調光期間の開始時における立ち上がり特性をよくするために、前記光源に流れる電流を測定する電流測定部を更に備え、前記調光部が前記光源の明るさを制御している調光期間以外の期間では、前記電圧制御部が、前記可変電圧電源に電圧指令信号を入力し、前記光源に印加する電圧を変化させることにより、前記電流測定部により測定される測定電流が前記調光期間におけるＯＮ信号の期間において前記光源に流すように予め定められた目標電流となる電圧である設定電圧を検出するように構成されていればよい。
【００１０】
また、このような初回のＯＮ信号の期間における立ち上がり特性を向上させるための別の実施の態様としては前記光源に流れる電流を測定する電流測定部を更に備え、前記調光部が前記光源の明るさを制御している調光期間以外の期間では、前記電圧制御部は、前記電流測定部の測定する測定電流が前記調光期間におけるＯＮ信号の期間において前記光源に流すように予め定められた目標電流となるように帰還制御を行い、一定値に収束した時に印加している電圧をＯＮ信号の期間において前記光源に印加させる設定電圧とするように構成されているものが挙げられる。
【００１１】
温度変化により光源の電流―電圧特性が変化し、所定の電流値で発光させることができなくなるのを防ぐには、前記調光部が前記光源の明るさを制御している調光期間でのＯＮ信号の期間において、前記電圧制御部が、前記測定電流と前記目標電流との偏差が小さくなるように前記設定電圧を変更するものであればよい。
【００１２】
光源の温度変化や環境変化が小さく、特性が変化しにくい場合等において部品点数を抑えつつ、簡単な構成で定電流を保つことができ、高速のＯＮ／ＯＦＦ制御を実現できるようにするには、光源に電圧を印加する可変電圧電源と、前記可変電圧電源に電圧指令信号を出力し、前記光源に印加される電圧を制御する電圧制御部と、前記光源と直列に接続され、ＯＮ信号が入力されたときに前記光源に電流を流し、ＯＦＦ信号が入力されたときに前記光源に電流が流れないようにするスイッチと、前記スイッチにＯＮ信号又はＯＦＦ信号を出力し、ＯＮ信号の期間とＯＦＦ信号の期間の比により前記光源の明るさを制御する調光部と、前記調光部が前記光源の明るさを制御している調光期間以外の期間では、前記電圧制御部が、前記光源の電流―電圧特性を取得し、その電流―電圧特性に基づいてＯＮ信号の期間において前記光源に流すように予め定められた目標電流となる電圧である設定電圧を取得するとともに、前記調光部が前記光源の明るさを制御している調光期間では、ＯＮ信号の期間においては、前記電圧制御部が、前記設定電圧を前記光源に印加するように前記可変電圧電源を制御するとともに、ＯＦＦ信号の期間においては、前記電圧制御部が、直前の直前のＯＮ信号の期間において前記光源に印加させていた電圧を前記可変電圧電源に保持させるように制御することを特徴とする調光制御装置であればよい。
【００１３】
前述した調光制御装置と、光源と、を備えた照明装置であれば、光源に流れる電流をある電流値で一定にするとともに、ＯＮ／ＯＦＦの切り替えを高速で行ったとしても十分に追従させることができるので、所望の明るさで照明を行うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
このように本発明の調光制御装置及びそれを用いた照明装置によれば、ＯＦＦ信号の期間においては、前記可変電圧電源が直前のＯＮ信号の期間での設定電圧を保持し続けるように構成し、可変電圧電源単体での制御遅れが発生しないように構成されているとともに、スイッチのＯＮ／ＯＦＦによって点灯、消灯を切り替えるように構成されていることから、高速でＯＮとＯＦＦの切り替えを行ったとしても、装置全体での制御の時間遅れがほとんど発生せず、電流のパルス波形を崩すことなく目標電流で一定に保つことができる。従って、高速の切り替え制御であっても、所望の明るさで光源を調光することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る照明装置の構成を示す模式図。
【図２】第１実施形態の照明装置における電圧制御による定電流ＰＷＭ制御の結果を示すグラフ。
【図３】第１実施形態の照明装置の動作を示すフローチャート。
【図４】本発明の第２実施形態に係る照明装置の構成を示す模式図。
【図５】第２実施形態の照明装置における電圧制御による定電流ＰＷＭ制御の結果を示すグラフ。
【図６】本発明の第３実施形態に係る照明装置の構成を示す模式図。
【図７】従来の定電流ＰＷＭ制御に用いられていた帰還回路の一例。
【図８】帰還のある制御回路にて高速でＯＮ／ＯＦＦを切り替えた場合をグラフ。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１６】
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
第１実施形態の照明装置２００は、図１に示すように、光源であるＬＥＤ６と、ＬＥＤ６を所定の明るさに制御するための調光制御装置１００とから構成してある。
【００１８】
前記調光制御装置１００は、前記ＬＥＤ６と接続される可変電圧電源１と、前記ＬＥＤ６に流れる電流を測定するための電流計７と、前記ＬＥＤ６と直列に接続され、ＯＮ信号が入力されたときに前記光源に電流を流し、ＯＦＦ信号が入力されたときに前記光源に電流が流れないようにするスイッチ３と、前記可変電圧電源１と前記スイッチ３を制御し、光源を所定の明るさに調光する制御機構１０とから構成してある。
【００１９】
このような調光制御装置１００について各部について説明する。
【００２０】
前記可変電圧電源１は、入力される電圧指令信号に従って前記ＬＥＤ６に電圧を印加するものである。
【００２１】
前記電流計７は、前記制御機構１０に測定される電流値を示す電流値信号を出力するように構成してある。
【００２２】
前記スイッチ３は、例えば、ＦＥＴを用いて構成してあるものであり、ＰＷＭ制御を行う場合において高速でＯＮ／ＯＦＦを切り替えることができるように構成してある。
【００２３】
前記制御機構１０は、ＣＰＵ、内部メモリ、入出力インタフェース、ＡＤ変換器等からなる汎用又は専用のコンピュータからなる情報処理装置によって実現されるものであり、図１に示すように、少なくとも電流測定部５、調光部４、電圧制御部２、ＬＥＤ特性記憶部８としての機能を発揮するように構成してある。
【００２４】
このような制御機構１０について各部について説明する。
【００２５】
前記電流測定部５は、前記電流計７からの出力である電流値信号を取得し、実際にＬＥＤ６に流れている電流値を後述する電圧制御部２へ出力するものである。
【００２６】
前記調光部４は、調光期間において前記スイッチ３にＯＮ信号又はＯＦＦ信号を出力し、ＯＮ信号の期間とＯＦＦ信号の期間の比により光源の明るさを制御するように構成してある。具体的には１サイクル内でＯＮ信号の期間とＯＦＦ信号の期間とが切り替わる所定周波数のＰＷＭ信号を前記スイッチ３に出力するものであり、例えば、スイッチング周波数は数十ｋＨｚ、１サイクルは数〜数十μｓ、２５６階調の調光が可能なものである。また、調光期間目的以外の時おいては、ＬＥＤ６を連続点灯させる場合にはＯＮ信号を入力し続けるようにも構成してある。
【００２７】
前記ＬＥＤ特性記憶部８は、前記内部メモリの所定領域内に設定してあるものであり、本実施形態では電流―電圧特性が記憶されるものである。また、この電流―電圧特性記憶部は必要に応じて、記憶している電流―電圧特性を上書きできるように構成してある。
【００２８】
前記電圧制御部２は、前記可変電圧電源１に電圧指令信号を出力し、前記ＬＥＤ６に印加される電圧を制御するものである。この電圧制御部２は、特性取得部２１と電圧指令部２２とから構成してあり、前記調光部４が調光を行っている調光期間とそれ以外の期間において動作が異なるようにしてある。さらに、前記電圧制御部２は、前記調光部４が調光期間においてＯＮ信号を入力している期間とＯＦＦ信号を入力している期間とで制御態様を異ならせるように構成してある。より具体的には、前記調光部４が調光期間においてＯＮ信号又はＯＦＦ信号のいずれを前記スイッチに入力しているかについての情報を前記調光部４から取得しており、それに応じてＯＦＦ信号の期間においては帰還を行わない、ある電圧値を前記可変電圧電源に保持させ続けるようにしてある。言い換えると、少なくとも調光期間において前記調光部４がＯＦＦ信号を入力しているとの情報を取得した場合には、フィードバックループを切り、ある電圧を可変電圧電源に保持させ続けるように構成してある。
【００２９】
前記特性取得部２１は、前記調光部４がＯＮ信号又はＯＦＦ信号を交互にスイッチ３に出力することによって調光を行う調光期間以外の期間において、前記ＬＥＤ６の特性を取得するように構成してある。より具体的には、図２に示すようにまず、第１実施形態では起動時に前記可変電圧電源１に印加させる電圧をゼロから順次上昇させて変化させていき、電流測定部５が出力する測定電流が目標電流となる電圧まで探索するように構成してある。ここで、目標電流とは調光期間においてＯＮ信号が入力された時に流すように予め定めてある電流値であり、目標電流となった時に印加していた電圧は設定電圧として、調光期間において使用されるものである。また、この電圧制御部２は、目標電流に到達するまでの間の測定電流とその時印加している電圧との関係を逐次、前記ＬＥＤ特性記憶部８に記憶させるようにしてある。つまり、ＬＥＤ特性記憶部８には、起動時に前記ＬＥＤ６の電流―電圧特性が記憶されることになる。従って、目標電流が変更された場合などは、前記ＬＥＤ特性記憶部８を参照することにより新たな設定電圧の値が決定されることになる。
【００３０】
ここで、前記特性取得部２１は、例えば、現在調光期間であるか調光期間以外の期間であるかを外部からの指示信号に基づいて検知するように構成してあってもよいし、予め起動時から所定時間の間は調光期間以外の期間であり、所定時間経過後は調光期間であると判断するように構成してあってもよい。また、外部からの調光期間とそれ以外の期間の判定基準を入力できるようにしてあっても構わない。
【００３１】
前記電圧指令部２２は、調光期間において起動時に取得した設定電圧を光源に印加するように電圧指令信号を前記可変電圧電源１に出力するように構成してある。さらに、この電圧制御部２は、調光期間において、前記スイッチ３がＯＮとなっているＯＮ期間とＯＦＦになっているＯＦＦ期間とでその動作が異なるように構成してある。
【００３２】
具体的には、前記電圧指令部２２は、ＯＮ期間においては電流測定部５から現在ＬＥＤ６に流れている電流である測定電流を取得して、測定電流と目標電流との間に偏差がある場合には偏差が小さくなるように電圧指令を変更するように構成してある。つまり、ＬＥＤ６の電流−電圧特性から読み出し又は算出される電圧であり、測定電流に対応する電圧である現時電圧と、前記設定電圧との偏差が小さくなるように当該設定電圧を変更するように構成してある。このようにＯＮ期間においてだけは、前記電圧指令部２２は帰還のあるフィードバック制御を行うことにより温度変化等によるＬＥＤ６の特性変化が生じたとしても設定電圧で常に目標電流が流れるように構成してある。
【００３３】
また、電圧指令部２２は、ＯＦＦ期間においては、フィードバック制御を行わずにＯＮ期間の最後に印加していた電圧を前記可変電圧電源１に保持させ続けるように構成してある。つまり、図２（ｂ）に示すように前記電圧制御部２としては調光時において、可変電圧電源１を駆動させ続けて略一定の電圧を保たせていることになる。さらに、図２（ａ）に示すように調光部４がスイッチ３をＯＮ／ＯＦＦの切り替えを繰り返すことになり、調光制御装置１００全体としては図２（ｃ）のように電流が流れることになる。その結果図２（ｃ）に示されるようにＯＮ期間において略目標電流で定電流とするとともに、高速のＯＮ／ＯＦＦの切り替えが実現される。
【００３４】
このように構成された本実施形態の調光制御装置１００及びそれを用いた照明装置２００の起動時からＰＷＭ信号の１サイクルにおける動作について図３のフローチャートを参照しながら説明する。
【００３５】
まず、照明装置２００の起動時において、前記電圧制御部２が前記可変電圧電源１に印加させる電圧をゼロから上昇させ、測定電流が目標電流となる電圧まで継続する（ステップＳ１）。このときの測定電流と印加電圧との関係は前記ＬＥＤ６の電流―電圧特性として前記ＬＥＤ特性記憶部８に記憶される（ステップＳ２）。前記電圧制御部２は、前記設定電圧で電圧を印加するように前記可変電圧電源１の制御を開始する（ステップＳ３）。
【００３６】
前記電圧制御部２により設定電圧で電圧を印加する制御が開始された後に、前記調光部４はＰＷＭ制御を開始する。前記調光部４がＯＮ信号を入力しており、前記スイッチ３が導通している場合には（ステップＳ４）、前記電圧制御部２は、前記電流測定部５により測定されている測定電流を取得し、目標電流と偏差があるかどうかについて判断する（ステップＳ５）。その時、偏差が存在する場合には、その偏差が小さくなるように前記電圧制御部２は、測定電流に対応する前記電流―電圧特性から読み出し又は算出された現時電圧と設定電圧との偏差を設定電圧に加えて新たな設定電圧とし、可変電圧電源１を制御する（ステップＳ６）。
【００３７】
前記調光部４がＯＦＦ信号を前記スイッチ３に出力しており（ステップＳ７）、スイッチ３が開放されている場合には、前記電圧制御部２は、直前のＯＮ信号の期間において最後に印加していた設定電圧を印加している状態を可変電圧電源１に保持させ続ける（ステップＳ８）。その後、前記調光部４から再びＯＮ信号が出力され(ステップＳ９)、調光期間が継続している場合にはステップＳ５に戻り、調光制御が継続される（ステップＳ１０）。つまり、ＯＦＦ信号の期間が終了し、スイッチ３が再び導通し、新たなＯＮ信号の期間が開始されると、前回のＯＮ期間での設定電圧のまま当初から電圧制御が開始されることになる。
【００３８】
このように第１実施形態の調光制御装置１００及び照明装置２００によれば、前記電圧制御部２が起動時において目標電流に対応する設定電圧を取得し、その設定電圧をＯＮ期間の最初から前記ＬＥＤ６に印加するように設定してあるので、ＯＮ信号の期間中で立ち上がり時には帰還がかからず当初から目標電流の近傍の値となる電圧が印加されることになり、応答性を非常によくすることができる。また、ＯＦＦ信号の期間においても設定電圧を印加する状態を前記可変電圧電源１に保持させたままにしてあり、前記スイッチ３の導通、開放によりＯＮ信号の期間とＯＦＦ信号の期間を作るようにしているので、直接前記可変電圧電源１の入力電流や電圧を変化させることによりＯＮ／ＯＦＦの切り替えを行う場合に比べて、ＯＮ期間において目標電流で定電流に保ちながら、高速でのＯＮ／ＯＦＦの切り替えを行うことができる。
【００３９】
つまり、ＬＥＤ６の電流―電圧特性に基づいて電圧による定電流制御を行いつつ、スイッチ３によりＯＮ／ＯＦＦの切り替えを行い、ＰＷＭ制御を実現する構成となっているので、ＯＮ期間におけるパルスの形状をほとんど崩すことなく、一定電流とすることができる。従って、オン期間における電流の波形を理想的なものとすることができ、ＬＥＤ６の調光を想定通りに行うことができる。
【００４０】
次に第２実施形態について説明する。以下の説明では第１実施形態において対応する部材には同じ符号を付与する事にする。
【００４１】
第２実施形態の照明装置２００では、前記電圧制御部２が、前記調光部４が光源の明るさを制御している調光期間以外の期間において、前記電圧制御部２が、前記電流測定部５の測定する測定電流が、前記調光期間におけるＯＮ信号の期間において光源に流すように予め定められた目標電流となるように帰還制御を行い、一定値に収束した時に印加している電圧をＯＮ信号の期間に印加させる設定電圧とするように構成されている点が異なる。より具体的には、図４に示すように、この電圧制御部２は第１実施形態における特性取得部２１の替わりに、起動時帰還制御部２３が設けてあり、調光期間が始まっていない時に、前記電圧制御部２が入力を目標電流と測定電流、出力を目標電流と測定電流との偏差とするフィードバック制御により目標電流となる電圧にまず保つ点が第１実施形態とは異なる。電圧指令部２２に関しては前記第１実施形態と同じ構成にしてあり、前記起動時帰還制御部２３が目標電流までフィードバック制御した時に前記ＬＥＤ６に印加している電圧を設定電圧として使用するようにしてある。そのため、前記特性記憶部は省略してある。
【００４２】
このようなものであっても、図５に示すように、まず起動時に電流のフィードバック制御によりＬＥＤ６に流れる電流が目標電流となるようにした後は、前記可変電圧電源１は、前記電圧制御部２によって設定電圧もしくはその近傍の電圧を保持し続けるように制御されることになる。調光部４による調光が開始されると、ＯＮ期間においては、測定電流と目標電流の偏差が小さくなるように設定電圧が変更されるとともに、ＯＦＦ期間では、直前の設定電圧を保持し続けるように制御されることになる。このようにして、可変電圧電源１は設定電圧近傍の電圧で保持され続けるために制御遅れがほとんど発生せず、スイッチ３によってＯＮ／ＯＦＦを切り替えることによって高速のＰＷＭ制御が実現される。
【００４３】
第３実施形態について説明する。以下の説明では第１実施形態において対応する部材には同じ符号を付与する事にする。
【００４４】
第３実施形態の照明装置２００では、第１実施形態及び第２実施形態と比較すると、図６に示すように電流測定部５が省略してある点と、前記電圧制御部２の構成が異なる。すなわち、前記調光部４が光源の明るさを制御している調光期間以外の期間において、前記電圧制御部２が、前記光源の電流―電圧特性を取得し、その電流―電圧特性に基づいてＯＮ信号の期間において光源に流すように予め定められた目標電流となる電圧である設定電圧を読み出し又は算出するように構成されている点が異なる。
【００４５】
より具体的には、ＬＥＤ特性記憶部８にはＬＥＤ６の特性に関する情報が予め記憶させてあり、前記電圧制御部２はその特性を取得して、目標電流に対応する設定電圧を可変電圧電源１が印加し続けるように制御するものである。このようなものであっても、調光期間において、ＯＮ信号が入力された時に帰還を用いずに最初から設定電圧を印加して立ち上がりを良くするとともに、ＯＦＦ信号が入力されているＯＦＦ期間でも、可変電圧電源１は設定電圧をＬＥＤ６に印加し続けており、スイッチ３によりＯＮ／ＯＦＦを切り替えるようにしてあるので、定電流でかつ高速のＰＷＭ制御を実現することができる。
【００４６】
その他の実施形態について説明する。
【００４７】
第１実施形態では、特性記憶部に複数組の電流、電圧からなるＬＥＤの電流−電圧特性を記憶させるように構成していたが、目標電流と、目標電流となる設定電圧だけを記憶するようにしても構わない。また、本明細書における取得するとは、例えば、印加する電圧を変化させていくことにより目標電流となる電圧を探索する概念、電流―電圧特性のテーブルを予め用意しておきそのテーブルを参照して目標電流に対応する設定電圧を取得する概念、ＬＥＤの電流―電圧特性に関する関係式から目標電流に対応する設定電圧を読み出し又は算出する概念を少なくとも含むものである。
【００４８】
発熱などによるＬＥＤの特性変化が小さい場合等には、ＯＮ期間における帰還制御を行わないようにしても構わない。ＬＥＤの特性を取得するのは、起動時に限られるものではない。例えば、照明終了時に電流―電圧特性又は目標電流に対応する設定電圧を取得しておき、次回の起動時にはそれらを用いるように構成してもかまわない。この場合、しばらく点灯していたことによりＬＥＤが通常の使用状態での温度まで温まり、温度変化による特性変化が小さい状態で目標電流に対応する設定電圧を取得することができるので、より安定した調光制御が可能となる。
【００４９】
前記各実施形態では、ＯＮ信号の期間とＯＦＦ信号の期間が周期的に繰り返されるＰＷＭ制御により明るさが制御される態様であったが、ＯＮ信号の期間とＯＦＦ信号の期間が非周期的に表れるような調光制御であっても構わない。このような非周期的な調光制御が行われている場合でも、高速にＯＮ／ＯＦＦが切り換えられる場合においても制御遅れが発生するのを防ぎ、定電流で高速のＯＮ／ＯＦＦ制御による調光を行うことができる。
【００５０】
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて、様々な変形や実施形態の組み合わせを行っても構わない。
【符号の説明】
【００５１】
２００・・・照明装置
１００・・・調光制御装置
１・・・可変電圧電源
２・・・電圧制御部
３・・・スイッチ
４・・・調光部
５・・・電流測定部
６・・・光源（ＬＥＤ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、間欠的に光源を発光させることにより光源の明るさを制御する調光制御装置及びそれを用いた照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ＬＥＤの調光においては、ＯＮ信号の期間とＯＦＦ信号の期間の比によってＬＥＤの明るさを調光するＰＷＭ調光がある。具体的には、一定周期内において、ＬＥＤに流れる電流値を一定に保ちつつ、そのパルス幅を変えることによりＯＮ信号の期間とＯＦＦ信号の期間の比を変更して所望の明るさに制御するようにしている。
【０００３】
ここで、ＯＮ信号の期間において流れている電流値を一定に保つために、例えば、図７（ａ）に示されるようなオペアンプを用いた帰還回路や、図７（ｂ）に示されるような電源ＩＣやマイコン等を用いた帰還回路を用いて定電流回路を構成されている。このような定電流回路に図８（ａ）に示すような、ＯＮ信号又はＯＦＦ信号を入力することによりＯＮ期間において一定電流に保たれたパルス状の電流をＬＥＤに流す事ができると考えられている。（例えば、特許文献１等を参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−４９４２３号公報
【０００５】
しかしながら、ＰＷＭ周期が短い、つまり、高速でＯＮ、ＯＦＦの切り替えを行う場合や、ＯＮ信号の期間が極端に短い場合には、図７で示したような帰還がかかる定電流回路を用いていると、大きな制御遅れが発生する。このために、実際には頂部が平らで一定電流で保たれるのではなく、図８（ｂ）に示すように指令信号の通りに所望の電流値に到達することなく崩れた波形となってしまう。ＯＮ信号の期間とＯＦＦ信号の期間の比によりＬＥＤを調光する場合には、ＯＮ信号の期間において定電流で制御されていることが前提となっているので、図８（ｂ）のような波形では所望の明るさに制御することができなくなってしまう。言い換えると、フィードバックのある定電流回路は応答性に限界があるので、ＯＮ、ＯＦＦの指令信号を定電流回路に入力することにより高速のＰＷＭ制御を実現することは難しい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上述したような問題を鑑みてなされたものであり、高速でのＯＮ／ＯＦＦ制御やＰＷＭ制御を行ったとしても、所望の電流値で一定に保つことができ、その結果、光源の明るさもより精緻に制御することができる調光制御装置及びそれを用いた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】
すなわち、本発明の調光制御装置は、光源に電圧を印加する可変電圧電源と、前記可変電圧電源に電圧指令信号を出力し、前記光源に印加される電圧を制御する電圧制御部と、前記光源と直列に接続され、ＯＮ信号が入力されたときに前記光源に電流を流し、ＯＦＦ信号が入力されたときに前記光源に電流が流れないようにするスイッチと、前記スイッチにＯＮ信号又はＯＦＦ信号を出力し、ＯＮ信号の期間とＯＦＦ信号の期間の比により前記光源の明るさを制御する調光部と、を備え、前記調光部が前記光源の明るさを制御している調光期間では、ＯＮ信号の期間とＯＦＦ信号の期間とで、前記電圧制御部がその制御態様を切り替えるように構成されており、ＯＮ信号の期間においては、前記電圧制御部が、予め定められた目標電流となる電圧である設定電圧を前記光源に印加するように前記可変電圧電源を制御するとともに、前記調光部がＯＦＦ信号の期間においては、前記電圧制御部が、直前のＯＮ信号の期間において前記光源に印加していた電圧を帰還なしで前記可変電圧電源に保持させるように制御することを特徴とする。
【０００８】
このようなものであれば、前記電圧制御部は、ＯＮ信号の期間では、前記光源に流れる電流が目標電流となるような電圧である設定電圧を前記可変電圧電源に印加させているので、前記光源に流れる電流は目標電流に近い値となる。さらに、前記電圧制御部は、調光期間においてＯＮ信号の期間とＯＦＦ信号の期間とにおいて制御態様を切り替えるものであり、前記調光部がＯＦＦ信号を入力している間は、前記電圧制御部は前記可変電圧電源に設定電圧又は直前のＯＮ期間に前記光源に印加させていた設定電圧近傍の電圧を帰還なしで保持させ続けているので、前記スイッチがＯＦＦとなり電流が流れない状態となっても帰還により設定電圧から外れた値になることを防ぐことができる。従って、次のＯＮ信号の期間の初期において目標電流に対応する設定電圧から大きくはずれた電圧が光源に印加されるのを防ぐことができ、ＯＮ信号の期間が始まった時からすぐに設定電圧が印加されることから立ち上がりにおいて制御遅れが発生することを防ぐことができる。つまり、前記可変電圧電源に直接ＯＮ信号とＯＦＦ信号が交互に入力されると、例えば図８に示したような制御遅れが発生してしまうところを、ＯＮ信号の期間だけは、光源の特性変化等が起こったとしても目標電流が流れるように制御をするとともに、ＯＦＦ信号の期間では、帰還なしで一定値に保つように制御を切り替えているので、前記可変電圧電源単体での制御遅れが発生するのを防ぐことができる。前記可変電圧電源での制御遅れが発生しないようにした上でさらに、光源を調光するためのＯＮ／ＯＦＦ制御やＰＷＭ制御は、スイッチのＯＮ、ＯＦＦの切り替えにより行われるため、可変電圧電源により光源に印加する電圧をＯＮ、ＯＦＦする場合に比べて調光制御装置全体での制御遅れが発生しにくく、前記光源に流れる目標電流で保ったまま高速でのＯＮ／ＯＦＦ制御やＰＷＭ制御を実現することが可能となる。
【０００９】
初回のＯＮ信号の期間から前記光源の特性に応じて、目標電流となる設定電圧を前記可変電圧電源が印加できるようにして、調光期間の開始時における立ち上がり特性をよくするために、前記光源に流れる電流を測定する電流測定部を更に備え、前記調光部が前記光源の明るさを制御している調光期間以外の期間では、前記電圧制御部が、前記可変電圧電源に電圧指令信号を入力し、前記光源に印加する電圧を変化させることにより、前記電流測定部により測定される測定電流が前記調光期間におけるＯＮ信号の期間において前記光源に流すように予め定められた目標電流となる電圧である設定電圧を検出するように構成されていればよい。
【００１０】
また、このような初回のＯＮ信号の期間における立ち上がり特性を向上させるための別の実施の態様としては前記光源に流れる電流を測定する電流測定部を更に備え、前記調光部が前記光源の明るさを制御している調光期間以外の期間では、前記電圧制御部は、前記電流測定部の測定する測定電流が前記調光期間におけるＯＮ信号の期間において前記光源に流すように予め定められた目標電流となるように帰還制御を行い、一定値に収束した時に印加している電圧をＯＮ信号の期間において前記光源に印加させる設定電圧とするように構成されているものが挙げられる。
【００１１】
温度変化により光源の電流―電圧特性が変化し、所定の電流値で発光させることができなくなるのを防ぐには、前記調光部が前記光源の明るさを制御している調光期間でのＯＮ信号の期間において、前記電圧制御部が、前記測定電流と前記目標電流との偏差が小さくなるように前記設定電圧を変更するものであればよい。
【００１２】
光源の温度変化や環境変化が小さく、特性が変化しにくい場合等において部品点数を抑えつつ、簡単な構成で定電流を保つことができ、高速のＯＮ／ＯＦＦ制御を実現できるようにするには、光源に電圧を印加する可変電圧電源と、前記可変電圧電源に電圧指令信号を出力し、前記光源に印加される電圧を制御する電圧制御部と、前記光源と直列に接続され、ＯＮ信号が入力されたときに前記光源に電流を流し、ＯＦＦ信号が入力されたときに前記光源に電流が流れないようにするスイッチと、前記スイッチにＯＮ信号又はＯＦＦ信号を出力し、ＯＮ信号の期間とＯＦＦ信号の期間の比により前記光源の明るさを制御する調光部と、前記調光部が前記光源の明るさを制御している調光期間以外の期間では、前記電圧制御部が、前記光源の電流―電圧特性を取得し、その電流―電圧特性に基づいてＯＮ信号の期間において前記光源に流すように予め定められた目標電流となる電圧である設定電圧を取得するとともに、前記調光部が前記光源の明るさを制御している調光期間では、ＯＮ信号の期間においては、前記電圧制御部が、前記設定電圧を前記光源に印加するように前記可変電圧電源を制御するとともに、ＯＦＦ信号の期間においては、前記電圧制御部が、直前の直前のＯＮ信号の期間において前記光源に印加させていた電圧を前記可変電圧電源に保持させるように制御することを特徴とする調光制御装置であればよい。
【００１３】
前述した調光制御装置と、光源と、を備えた照明装置であれば、光源に流れる電流をある電流値で一定にするとともに、ＯＮ／ＯＦＦの切り替えを高速で行ったとしても十分に追従させることができるので、所望の明るさで照明を行うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
このように本発明の調光制御装置及びそれを用いた照明装置によれば、ＯＦＦ信号の期間においては、前記可変電圧電源が直前のＯＮ信号の期間での設定電圧を保持し続けるように構成し、可変電圧電源単体での制御遅れが発生しないように構成されているとともに、スイッチのＯＮ／ＯＦＦによって点灯、消灯を切り替えるように構成されていることから、高速でＯＮとＯＦＦの切り替えを行ったとしても、装置全体での制御の時間遅れがほとんど発生せず、電流のパルス波形を崩すことなく目標電流で一定に保つことができる。従って、高速の切り替え制御であっても、所望の明るさで光源を調光することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る照明装置の構成を示す模式図。
【図２】第１実施形態の照明装置における電圧制御による定電流ＰＷＭ制御の結果を示すグラフ。
【図３】第１実施形態の照明装置の動作を示すフローチャート。
【図４】本発明の第２実施形態に係る照明装置の構成を示す模式図。
【図５】第２実施形態の照明装置における電圧制御による定電流ＰＷＭ制御の結果を示すグラフ。
【図６】本発明の第３実施形態に係る照明装置の構成を示す模式図。
【図７】従来の定電流ＰＷＭ制御に用いられていた帰還回路の一例。
【図８】帰還のある制御回路にて高速でＯＮ／ＯＦＦを切り替えた場合をグラフ。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１６】
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
第１実施形態の照明装置２００は、図１に示すように、光源であるＬＥＤ６と、ＬＥＤ６を所定の明るさに制御するための調光制御装置１００とから構成してある。
【００１８】
前記調光制御装置１００は、前記ＬＥＤ６と接続される可変電圧電源１と、前記ＬＥＤ６に流れる電流を測定するための電流計７と、前記ＬＥＤ６と直列に接続され、ＯＮ信号が入力されたときに前記光源に電流を流し、ＯＦＦ信号が入力されたときに前記光源に電流が流れないようにするスイッチ３と、前記可変電圧電源１と前記スイッチ３を制御し、光源を所定の明るさに調光する制御機構１０とから構成してある。
【００１９】
このような調光制御装置１００について各部について説明する。
【００２０】
前記可変電圧電源１は、入力される電圧指令信号に従って前記ＬＥＤ６に電圧を印加するものである。
【００２１】
前記電流計７は、前記制御機構１０に測定される電流値を示す電流値信号を出力するように構成してある。
【００２２】
前記スイッチ３は、例えば、ＦＥＴを用いて構成してあるものであり、ＰＷＭ制御を行う場合において高速でＯＮ／ＯＦＦを切り替えることができるように構成してある。
【００２３】
前記制御機構１０は、ＣＰＵ、内部メモリ、入出力インタフェース、ＡＤ変換器等からなる汎用又は専用のコンピュータからなる情報処理装置によって実現されるものであり、図１に示すように、少なくとも電流測定部５、調光部４、電圧制御部２、ＬＥＤ特性記憶部８としての機能を発揮するように構成してある。
【００２４】
このような制御機構１０について各部について説明する。
【００２５】
前記電流測定部５は、前記電流計７からの出力である電流値信号を取得し、実際にＬＥＤ６に流れている電流値を後述する電圧制御部２へ出力するものである。
【００２６】
前記調光部４は、調光期間において前記スイッチ３にＯＮ信号又はＯＦＦ信号を出力し、ＯＮ信号の期間とＯＦＦ信号の期間の比により光源の明るさを制御するように構成してある。具体的には１サイクル内でＯＮ信号の期間とＯＦＦ信号の期間とが切り替わる所定周波数のＰＷＭ信号を前記スイッチ３に出力するものであり、例えば、スイッチング周波数は数十ｋＨｚ、１サイクルは数〜数十μｓ、２５６階調の調光が可能なものである。また、調光期間目的以外の時おいては、ＬＥＤ６を連続点灯させる場合にはＯＮ信号を入力し続けるようにも構成してある。
【００２７】
前記ＬＥＤ特性記憶部８は、前記内部メモリの所定領域内に設定してあるものであり、本実施形態では電流―電圧特性が記憶されるものである。また、この電流―電圧特性記憶部は必要に応じて、記憶している電流―電圧特性を上書きできるように構成してある。
【００２８】
前記電圧制御部２は、前記可変電圧電源１に電圧指令信号を出力し、前記ＬＥＤ６に印加される電圧を制御するものである。この電圧制御部２は、特性取得部２１と電圧指令部２２とから構成してあり、前記調光部４が調光を行っている調光期間とそれ以外の期間において動作が異なるようにしてある。さらに、前記電圧制御部２は、前記調光部４が調光期間においてＯＮ信号を入力している期間とＯＦＦ信号を入力している期間とで制御態様を異ならせるように構成してある。より具体的には、前記調光部４が調光期間においてＯＮ信号又はＯＦＦ信号のいずれを前記スイッチに入力しているかについての情報を前記調光部４から取得しており、それに応じてＯＦＦ信号の期間においては帰還を行わない、ある電圧値を前記可変電圧電源に保持させ続けるようにしてある。言い換えると、少なくとも調光期間において前記調光部４がＯＦＦ信号を入力しているとの情報を取得した場合には、フィードバックループを切り、ある電圧を可変電圧電源に保持させ続けるように構成してある。
【００２９】
前記特性取得部２１は、前記調光部４がＯＮ信号又はＯＦＦ信号を交互にスイッチ３に出力することによって調光を行う調光期間以外の期間において、前記ＬＥＤ６の特性を取得するように構成してある。より具体的には、図２に示すようにまず、第１実施形態では起動時に前記可変電圧電源１に印加させる電圧をゼロから順次上昇させて変化させていき、電流測定部５が出力する測定電流が目標電流となる電圧まで探索するように構成してある。ここで、目標電流とは調光期間においてＯＮ信号が入力された時に流すように予め定めてある電流値であり、目標電流となった時に印加していた電圧は設定電圧として、調光期間において使用されるものである。また、この電圧制御部２は、目標電流に到達するまでの間の測定電流とその時印加している電圧との関係を逐次、前記ＬＥＤ特性記憶部８に記憶させるようにしてある。つまり、ＬＥＤ特性記憶部８には、起動時に前記ＬＥＤ６の電流―電圧特性が記憶されることになる。従って、目標電流が変更された場合などは、前記ＬＥＤ特性記憶部８を参照することにより新たな設定電圧の値が決定されることになる。
【００３０】
ここで、前記特性取得部２１は、例えば、現在調光期間であるか調光期間以外の期間であるかを外部からの指示信号に基づいて検知するように構成してあってもよいし、予め起動時から所定時間の間は調光期間以外の期間であり、所定時間経過後は調光期間であると判断するように構成してあってもよい。また、外部からの調光期間とそれ以外の期間の判定基準を入力できるようにしてあっても構わない。
【００３１】
前記電圧指令部２２は、調光期間において起動時に取得した設定電圧を光源に印加するように電圧指令信号を前記可変電圧電源１に出力するように構成してある。さらに、この電圧制御部２は、調光期間において、前記スイッチ３がＯＮとなっているＯＮ期間とＯＦＦになっているＯＦＦ期間とでその動作が異なるように構成してある。
【００３２】
具体的には、前記電圧指令部２２は、ＯＮ期間においては電流測定部５から現在ＬＥＤ６に流れている電流である測定電流を取得して、測定電流と目標電流との間に偏差がある場合には偏差が小さくなるように電圧指令を変更するように構成してある。つまり、ＬＥＤ６の電流−電圧特性から読み出し又は算出される電圧であり、測定電流に対応する電圧である現時電圧と、前記設定電圧との偏差が小さくなるように当該設定電圧を変更するように構成してある。このようにＯＮ期間においてだけは、前記電圧指令部２２は帰還のあるフィードバック制御を行うことにより温度変化等によるＬＥＤ６の特性変化が生じたとしても設定電圧で常に目標電流が流れるように構成してある。
【００３３】
また、電圧指令部２２は、ＯＦＦ期間においては、フィードバック制御を行わずにＯＮ期間の最後に印加していた電圧を前記可変電圧電源１に保持させ続けるように構成してある。つまり、図２（ｂ）に示すように前記電圧制御部２としては調光時において、可変電圧電源１を駆動させ続けて略一定の電圧を保たせていることになる。さらに、図２（ａ）に示すように調光部４がスイッチ３をＯＮ／ＯＦＦの切り替えを繰り返すことになり、調光制御装置１００全体としては図２（ｃ）のように電流が流れることになる。その結果図２（ｃ）に示されるようにＯＮ期間において略目標電流で定電流とするとともに、高速のＯＮ／ＯＦＦの切り替えが実現される。
【００３４】
このように構成された本実施形態の調光制御装置１００及びそれを用いた照明装置２００の起動時からＰＷＭ信号の１サイクルにおける動作について図３のフローチャートを参照しながら説明する。
【００３５】
まず、照明装置２００の起動時において、前記電圧制御部２が前記可変電圧電源１に印加させる電圧をゼロから上昇させ、測定電流が目標電流となる電圧まで継続する（ステップＳ１）。このときの測定電流と印加電圧との関係は前記ＬＥＤ６の電流―電圧特性として前記ＬＥＤ特性記憶部８に記憶される（ステップＳ２）。前記電圧制御部２は、前記設定電圧で電圧を印加するように前記可変電圧電源１の制御を開始する（ステップＳ３）。
【００３６】
前記電圧制御部２により設定電圧で電圧を印加する制御が開始された後に、前記調光部４はＰＷＭ制御を開始する。前記調光部４がＯＮ信号を入力しており、前記スイッチ３が導通している場合には（ステップＳ４）、前記電圧制御部２は、前記電流測定部５により測定されている測定電流を取得し、目標電流と偏差があるかどうかについて判断する（ステップＳ５）。その時、偏差が存在する場合には、その偏差が小さくなるように前記電圧制御部２は、測定電流に対応する前記電流―電圧特性から読み出し又は算出された現時電圧と設定電圧との偏差を設定電圧に加えて新たな設定電圧とし、可変電圧電源１を制御する（ステップＳ６）。
【００３７】
前記調光部４がＯＦＦ信号を前記スイッチ３に出力しており（ステップＳ７）、スイッチ３が開放されている場合には、前記電圧制御部２は、直前のＯＮ信号の期間において最後に印加していた設定電圧を印加している状態を可変電圧電源１に保持させ続ける（ステップＳ８）。その後、前記調光部４から再びＯＮ信号が出力され(ステップＳ９)、調光期間が継続している場合にはステップＳ５に戻り、調光制御が継続される（ステップＳ１０）。つまり、ＯＦＦ信号の期間が終了し、スイッチ３が再び導通し、新たなＯＮ信号の期間が開始されると、前回のＯＮ期間での設定電圧のまま当初から電圧制御が開始されることになる。
【００３８】
このように第１実施形態の調光制御装置１００及び照明装置２００によれば、前記電圧制御部２が起動時において目標電流に対応する設定電圧を取得し、その設定電圧をＯＮ期間の最初から前記ＬＥＤ６に印加するように設定してあるので、ＯＮ信号の期間中で立ち上がり時には帰還がかからず当初から目標電流の近傍の値となる電圧が印加されることになり、応答性を非常によくすることができる。また、ＯＦＦ信号の期間においても設定電圧を印加する状態を前記可変電圧電源１に保持させたままにしてあり、前記スイッチ３の導通、開放によりＯＮ信号の期間とＯＦＦ信号の期間を作るようにしているので、直接前記可変電圧電源１の入力電流や電圧を変化させることによりＯＮ／ＯＦＦの切り替えを行う場合に比べて、ＯＮ期間において目標電流で定電流に保ちながら、高速でのＯＮ／ＯＦＦの切り替えを行うことができる。
【００３９】
つまり、ＬＥＤ６の電流―電圧特性に基づいて電圧による定電流制御を行いつつ、スイッチ３によりＯＮ／ＯＦＦの切り替えを行い、ＰＷＭ制御を実現する構成となっているので、ＯＮ期間におけるパルスの形状をほとんど崩すことなく、一定電流とすることができる。従って、オン期間における電流の波形を理想的なものとすることができ、ＬＥＤ６の調光を想定通りに行うことができる。
【００４０】
次に第２実施形態について説明する。以下の説明では第１実施形態において対応する部材には同じ符号を付与する事にする。
【００４１】
第２実施形態の照明装置２００では、前記電圧制御部２が、前記調光部４が光源の明るさを制御している調光期間以外の期間において、前記電圧制御部２が、前記電流測定部５の測定する測定電流が、前記調光期間におけるＯＮ信号の期間において光源に流すように予め定められた目標電流となるように帰還制御を行い、一定値に収束した時に印加している電圧をＯＮ信号の期間に印加させる設定電圧とするように構成されている点が異なる。より具体的には、図４に示すように、この電圧制御部２は第１実施形態における特性取得部２１の替わりに、起動時帰還制御部２３が設けてあり、調光期間が始まっていない時に、前記電圧制御部２が入力を目標電流と測定電流、出力を目標電流と測定電流との偏差とするフィードバック制御により目標電流となる電圧にまず保つ点が第１実施形態とは異なる。電圧指令部２２に関しては前記第１実施形態と同じ構成にしてあり、前記起動時帰還制御部２３が目標電流までフィードバック制御した時に前記ＬＥＤ６に印加している電圧を設定電圧として使用するようにしてある。そのため、前記特性記憶部は省略してある。
【００４２】
このようなものであっても、図５に示すように、まず起動時に電流のフィードバック制御によりＬＥＤ６に流れる電流が目標電流となるようにした後は、前記可変電圧電源１は、前記電圧制御部２によって設定電圧もしくはその近傍の電圧を保持し続けるように制御されることになる。調光部４による調光が開始されると、ＯＮ期間においては、測定電流と目標電流の偏差が小さくなるように設定電圧が変更されるとともに、ＯＦＦ期間では、直前の設定電圧を保持し続けるように制御されることになる。このようにして、可変電圧電源１は設定電圧近傍の電圧で保持され続けるために制御遅れがほとんど発生せず、スイッチ３によってＯＮ／ＯＦＦを切り替えることによって高速のＰＷＭ制御が実現される。
【００４３】
第３実施形態について説明する。以下の説明では第１実施形態において対応する部材には同じ符号を付与する事にする。
【００４４】
第３実施形態の照明装置２００では、第１実施形態及び第２実施形態と比較すると、図６に示すように電流測定部５が省略してある点と、前記電圧制御部２の構成が異なる。すなわち、前記調光部４が光源の明るさを制御している調光期間以外の期間において、前記電圧制御部２が、前記光源の電流―電圧特性を取得し、その電流―電圧特性に基づいてＯＮ信号の期間において光源に流すように予め定められた目標電流となる電圧である設定電圧を読み出し又は算出するように構成されている点が異なる。
【００４５】
より具体的には、ＬＥＤ特性記憶部８にはＬＥＤ６の特性に関する情報が予め記憶させてあり、前記電圧制御部２はその特性を取得して、目標電流に対応する設定電圧を可変電圧電源１が印加し続けるように制御するものである。このようなものであっても、調光期間において、ＯＮ信号が入力された時に帰還を用いずに最初から設定電圧を印加して立ち上がりを良くするとともに、ＯＦＦ信号が入力されているＯＦＦ期間でも、可変電圧電源１は設定電圧をＬＥＤ６に印加し続けており、スイッチ３によりＯＮ／ＯＦＦを切り替えるようにしてあるので、定電流でかつ高速のＰＷＭ制御を実現することができる。
【００４６】
その他の実施形態について説明する。
【００４７】
第１実施形態では、特性記憶部に複数組の電流、電圧からなるＬＥＤの電流−電圧特性を記憶させるように構成していたが、目標電流と、目標電流となる設定電圧だけを記憶するようにしても構わない。また、本明細書における取得するとは、例えば、印加する電圧を変化させていくことにより目標電流となる電圧を探索する概念、電流―電圧特性のテーブルを予め用意しておきそのテーブルを参照して目標電流に対応する設定電圧を取得する概念、ＬＥＤの電流―電圧特性に関する関係式から目標電流に対応する設定電圧を読み出し又は算出する概念を少なくとも含むものである。
【００４８】
発熱などによるＬＥＤの特性変化が小さい場合等には、ＯＮ期間における帰還制御を行わないようにしても構わない。ＬＥＤの特性を取得するのは、起動時に限られるものではない。例えば、照明終了時に電流―電圧特性又は目標電流に対応する設定電圧を取得しておき、次回の起動時にはそれらを用いるように構成してもかまわない。この場合、しばらく点灯していたことによりＬＥＤが通常の使用状態での温度まで温まり、温度変化による特性変化が小さい状態で目標電流に対応する設定電圧を取得することができるので、より安定した調光制御が可能となる。
【００４９】
前記各実施形態では、ＯＮ信号の期間とＯＦＦ信号の期間が周期的に繰り返されるＰＷＭ制御により明るさが制御される態様であったが、ＯＮ信号の期間とＯＦＦ信号の期間が非周期的に表れるような調光制御であっても構わない。このような非周期的な調光制御が行われている場合でも、高速にＯＮ／ＯＦＦが切り換えられる場合においても制御遅れが発生するのを防ぎ、定電流で高速のＯＮ／ＯＦＦ制御による調光を行うことができる。
【００５０】
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて、様々な変形や実施形態の組み合わせを行っても構わない。
【符号の説明】
【００５１】
２００・・・照明装置
１００・・・調光制御装置
１・・・可変電圧電源
２・・・電圧制御部
３・・・スイッチ
４・・・調光部
５・・・電流測定部
６・・・光源（ＬＥＤ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源に電圧を印加する可変電圧電源と、
前記可変電圧電源に電圧指令信号を出力し、前記光源に印加される電圧を制御する電圧制御部と、
前記光源と直列に接続され、ＯＮ信号が入力されたときに前記光源に電流を流し、ＯＦＦ信号が入力されたときに前記光源に電流が流れないようにするスイッチと、
前記スイッチにＯＮ信号又はＯＦＦ信号を出力し、ＯＮ信号の期間とＯＦＦ信号の期間の比により前記光源の明るさを制御する調光部と、を備え、
前記調光部が前記光源の明るさを制御している調光期間では、ＯＮ信号の期間とＯＦＦ信号の期間とで、前記電圧制御部がその制御態様を切り替えるように構成されており、
ＯＮ信号の期間においては、前記電圧制御部が、予め定められた目標電流となる電圧である設定電圧を前記光源に印加するように前記可変電圧電源を制御するとともに、
ＯＦＦ信号の期間においては、前記電圧制御部が、直前のＯＮ信号の期間において前記光源に印加していた電圧を帰還なしで前記可変電圧電源に保持させるように制御することを特徴とする調光制御装置。
【請求項２】
前記光源に流れる電流を測定する電流測定部を更に備え、
前記調光部が前記光源の明るさを制御している調光期間以外の期間では、前記電圧制御部が、前記可変電圧電源に電圧指令信号を入力し、前記光源に印加する電圧を変化させることにより、前記電流測定部により測定される測定電流が前記調光期間におけるＯＮ信号の期間において前記光源に流すように予め定められた目標電流となる電圧である設定電圧を検出するように構成されている請求項１記載の調光制御装置。
【請求項３】
前記光源に流れる電流を測定する電流測定部を更に備え、
前記調光部が前記光源の明るさを制御している調光期間以外の期間では、前記電圧制御部は、前記電流測定部の測定する測定電流が前記調光期間におけるＯＮ信号の期間において前記光源に流すように予め定められた目標電流となるように帰還制御を行い、一定値に収束した時に印加している電圧をＯＮ信号の期間において前記光源に印加させる設定電圧とするように構成されている請求項１記載の調光制御装置。
【請求項４】
前記調光部が前記光源の明るさを制御している調光期間でのＯＮ信号の期間において、前記電圧制御部が、前記測定電流と前記目標電流との偏差が小さくなるように前記設定電圧を変更する請求項２又は３記載の調光制御装置。
【請求項５】
前記調光部が前記光源の明るさを制御している調光期間以外の期間では、前記電圧制御部が、前記光源の電流―電圧特性を取得し、その電流―電圧特性に基づいてＯＮ信号の期間において前記光源に流すように予め定められた目標電流となる電圧である設定電圧を取得するように構成されている請求項１記載の調光制御装置。
【請求項６】
前記請求項１乃至５いずれかに記載の調光制御装置と、
光源とを備えた照明装置。
【請求項１】
光源に電圧を印加する可変電圧電源と、
前記可変電圧電源に電圧指令信号を出力し、前記光源に印加される電圧を制御する電圧制御部と、
前記光源と直列に接続され、ＯＮ信号が入力されたときに前記光源に電流を流し、ＯＦＦ信号が入力されたときに前記光源に電流が流れないようにするスイッチと、
前記スイッチにＯＮ信号又はＯＦＦ信号を出力し、ＯＮ信号の期間とＯＦＦ信号の期間の比により前記光源の明るさを制御する調光部と、を備え、
前記調光部が前記光源の明るさを制御している調光期間では、ＯＮ信号の期間とＯＦＦ信号の期間とで、前記電圧制御部がその制御態様を切り替えるように構成されており、
ＯＮ信号の期間においては、前記電圧制御部が、予め定められた目標電流となる電圧である設定電圧を前記光源に印加するように前記可変電圧電源を制御するとともに、
ＯＦＦ信号の期間においては、前記電圧制御部が、直前のＯＮ信号の期間において前記光源に印加していた電圧を帰還なしで前記可変電圧電源に保持させるように制御することを特徴とする調光制御装置。
【請求項２】
前記光源に流れる電流を測定する電流測定部を更に備え、
前記調光部が前記光源の明るさを制御している調光期間以外の期間では、前記電圧制御部が、前記可変電圧電源に電圧指令信号を入力し、前記光源に印加する電圧を変化させることにより、前記電流測定部により測定される測定電流が前記調光期間におけるＯＮ信号の期間において前記光源に流すように予め定められた目標電流となる電圧である設定電圧を検出するように構成されている請求項１記載の調光制御装置。
【請求項３】
前記光源に流れる電流を測定する電流測定部を更に備え、
前記調光部が前記光源の明るさを制御している調光期間以外の期間では、前記電圧制御部は、前記電流測定部の測定する測定電流が前記調光期間におけるＯＮ信号の期間において前記光源に流すように予め定められた目標電流となるように帰還制御を行い、一定値に収束した時に印加している電圧をＯＮ信号の期間において前記光源に印加させる設定電圧とするように構成されている請求項１記載の調光制御装置。
【請求項４】
前記調光部が前記光源の明るさを制御している調光期間でのＯＮ信号の期間において、前記電圧制御部が、前記測定電流と前記目標電流との偏差が小さくなるように前記設定電圧を変更する請求項２又は３記載の調光制御装置。
【請求項５】
前記調光部が前記光源の明るさを制御している調光期間以外の期間では、前記電圧制御部が、前記光源の電流―電圧特性を取得し、その電流―電圧特性に基づいてＯＮ信号の期間において前記光源に流すように予め定められた目標電流となる電圧である設定電圧を取得するように構成されている請求項１記載の調光制御装置。
【請求項６】
前記請求項１乃至５いずれかに記載の調光制御装置と、
光源とを備えた照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２３３４３７（Ｐ２０１１−２３３４３７Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０４２４７（Ｐ２０１０−１０４２４７）
【出願日】平成２２年４月２８日（２０１０．４．２８）
【出願人】（５９６０９９４４６）シーシーエス株式会社 (121)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２８日（２０１０．４．２８）
【出願人】（５９６０９９４４６）シーシーエス株式会社 (121)
【Ｆターム（参考）】
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