ＬＥＤ照明灯システムの制御方法、この方法により制御されるＬＥＤ照明灯及びこの照明灯を制御するＬＥＤ照明灯制御装置。
【課題】複数のＬＥＤ照明灯の明るさを遠隔制御で調整する機能を備えることで、更なるランニングコストの低減を可能とするとともに、ＬＥＤの過熱による危険を防止できる、ＬＥＤ照明灯、ＬＥＤ照明灯の制御方法及びＬＥＤ照明灯の制御装置を提供する。
【解決手段】ＬＥＤ照明灯制御装置１とＡＣ電源ラインを介して複数のＬＥＤ照明灯Ｌ１１〜Ｌ２ｎが接続される。ＬＥＤ照明灯制御装置は、ＡＣ電源ラインを介して各ＬＥＤ照明灯に対してアドレス情報と照度情報とを送信し、これにしたがってＬＥＤ照明灯が個別に照度等の調整を行う。これによって、照明電力を効果的に節約することが可能となる。また、ＬＥＤ照明灯は、１個でもその中の発光ダイオードが断線すれば消灯制御を行う機能を備え、過熱による危険防止ができる。
【解決手段】ＬＥＤ照明灯制御装置１とＡＣ電源ラインを介して複数のＬＥＤ照明灯Ｌ１１〜Ｌ２ｎが接続される。ＬＥＤ照明灯制御装置は、ＡＣ電源ラインを介して各ＬＥＤ照明灯に対してアドレス情報と照度情報とを送信し、これにしたがってＬＥＤ照明灯が個別に照度等の調整を行う。これによって、照明電力を効果的に節約することが可能となる。また、ＬＥＤ照明灯は、１個でもその中の発光ダイオードが断線すれば消灯制御を行う機能を備え、過熱による危険防止ができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）式照明灯及びその制御方法に関するものであり、より具体的には、複数のＬＥＤ照明灯を遠隔制御により明るさを調整可能とする、ＬＥＤ照明灯及びそのＬＥＤ照明灯制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ照明灯は、二酸化炭素削減や省エネ効果があり、また寿命が長く、紫外線、熱線がほぼゼロで虫が寄り付きにくいなど、数々の利点があり、近年急速に市場に普及されつつある。具体的には、現状のＬＥＤの技術水準でも蛍光灯に比べて寿命は著しく長く、実質的には１０年以上交換不要の製品も販売されている。
また、ＬＥＤ照明灯は、光エネルギーへの変換効率が従来から普及している電球や蛍光灯と比較して高いという特徴がある。例えば、このようなＬＥＤ照明灯として下記特許文献１で提案されている従来技術がある。
【０００３】
一方、従来の電球や蛍光灯と比べてＬＥＤ照明灯は、製品単価が高いという欠点がある。このため、製造メーカは、ＬＥＤ照明灯の購入コストをカバーするランニングコストの低下や様々なメリットをアピールすることで、ＬＥＤ照明灯の利点を強調し、普及・販売活動を行っている。
【０００４】
ＬＥＤ照明灯は、明るさの変換効率は白熱電球と比較すると著しく高いが、最も効率の高いインバータ式蛍光灯と比較すると、現在市販されているものは著しい差は見られない。したがって、市場に出回っているＬＥＤ照明灯は、どちらかというと変換効率の低い白熱電球の代替の利用が多い。
【０００５】
蛍光灯の代替としてのＬＥＤ照明灯も市販されてはいるが、長寿命の特徴を生かして交換に手間がかかる街路灯、防犯灯、常夜灯、誘導灯、天井の高い体育館、寺院、病院などに限定された使われた方が多いのが現状である。このような状況であるからＬＥＤ照明灯の明るさを調節するという市場の要望は稀である。
【０００６】
一方、ＬＥＤ照明灯の技術進歩は著しく、インバータ式蛍光灯を凌駕する変換効率に達しており、近い将来、高性能のＬＥＤを組み込んだＬＥＤ照明灯が市場に現れる可能性は高くなっている。さらに、二酸化炭素削減を政策的に実行しなければならない状況から、電気料金が値上げされる可能性が高く、蛍光灯の代替としてＬＥＤ照明灯が市場に受け入れやすい環境が整いつつある。
【０００７】
このため、今後は高い変換効率のＬＥＤ照明灯が市場に普及していき、更なるランニングコストの低下を求められ、最適な明るさに調整できるＬＥＤ照明灯が求められると考えられる。例えば、コンビニエンスストアの照明を想定すると道路に面した昼間の照明は、電力を節約し５０％程度の明るさにし、夜間は１００％の明るさにするなどの機能が望まれるであろう。
【特許文献１】特開２０１０−９７９１９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のこの種のＬＥＤ照明灯には、複数のＬＥＤ照明灯の明るさを遠隔制御で調整する機能を備えたものは無かったといった課題を有していた。
また、ＬＥＤ照明灯では、発光ダイオードの過熱防止のため定電流駆動をするように奨励されているが、コスト削減のため複数のＬＥＤブロックを一括して定電流駆動しているのが一般的である。このような構造では、一部のＬＥＤブロックの発光ダイオードが断線すると、残りのＬＥＤブロックの電流が増加するため、点灯している発光ダイオードに過電流が流れ、温度上昇を引き起こす。甚だしい場合には、発光ダイオードの過熱による火災の危険もあるという課題があった。
【０００９】
本発明は、このような従来技術の課題を解決し、複数のＬＥＤ照明灯の明るさを遠隔制御で調整する機能を備えることで更なるランニングコストを低減可能にすると共に、発光ダイオードの過熱による危険を防止できる、ＬＥＤ照明灯、ＬＥＤ照明灯の制御方法及びＬＥＤ照明灯の制御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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載のＬＥＤ照明灯システムの制御方は、少なくとも１つ以上のＬＥＤ照明灯と、この照明灯を制御するＬＥＤ照明灯制御装置より構成されるＬＥＤ照明灯システムの制御方法において、ＬＥＤ照明灯制御装置は、所定の制御信号を前記ＬＥＤ照明灯に送信し、ＬＥＤ照明灯は、制御装置より受信した前記制御信号の内容に応じて照明の明るさを調整することを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載のＬＥＤ照明灯システムの制御方法は、制御信号が交流電源から供給された電流を予め定められた規則に従って断続させた交流符号であることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載のＬＥＤ照明灯システムの制御方法において、この制御信号は、交流電源を半波長単位で断続制御することで生成され、１波長を基準として、半波長の欠落の違いを第１の値または第２の値に割り当て、欠落が無い波長を第３の値とし、１波長以上の欠落を前記制御信号であることを示すスタートビットとすることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の符号方式は、符号の誤り検出のためのパリテイー符号の規則を示すものである。
【００１４】
請求項５に記載のＬＥＤ照明灯システムの制御方法は、ＬＥＤ照明灯には予めアドレスが設定され、ＬＥＤ照明灯制御装置は、このＬＥＤ照明灯のアドレス情報と照度情報とを含んだ制御信号を送信することで、複数のＬＥＤ照明灯を個別に制御することを特徴とする。
【００１５】
請求項６に記載のＬＥＤ照明灯システムの制御方法は、ＬＥＤ照明灯制御装置が時計機能を備え、予め設定された時刻にＬＥＤ照明灯の明るさを調整する制御信号を送信することを特徴とする。
【００１６】
請求項７に記載のＬＥＤ照明灯は、複数のＬＥＤブロックからなる発光手段と、受信した制御信号に含まれたアドレス情報を検出するアドレス情報検出手段と、制御信号に含まれた照度情報を検出する照度情報検出手段と、アドレス検出手段がアドレス情報の一致を検出すると、照度情報検出手段が検出した照度情報に従って、発光手段の照度を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１７】
請求項８に記載のＬＥＤ照明灯は、複数のＬＥＤブロックに流れる電流を監視することで、ＬＥＤブロックの発光ダイオードの断線を、検出する断線検出手段を有することを特徴とする。
【００１８】
請求項９に記載のＬＥＤ断線検出方式は、複数のＬＥＤブロックが並列接続された負荷を定電流駆動しているとき、一つ或いは複数のＬＥＤブロックの断線が生じた場合、ＬＥＤブロックの電圧が上昇することを利用して断線を検出することを特徴としたものである。
【００１９】
請求項１０に記載のＬＥＤ照明灯において、制御手段はＬＥＤブロックに電流を供給する定電流駆動回路を有し、定電流駆動回路はＬＥＤブロックに流れる電流に応じて電圧値が変わる電圧分圧回路と、この電圧分圧回路の電圧が一定になるように、前記ＬＥＤブロックに供給する電流を調整する電流調整回路とを備えたことを特徴とする。
【００２０】
請求項１１に記載のＬＥＤ電流の制御は、ＬＥＤに供給される総電流を監視する電流検出回路に分流回路を付加して分流量を調整することにより総電流を調整することを特徴とするものである。
【００２１】
請求項１２に記載したＬＥＤの断線検出方式は、予め単独ＬＥＤブロック電流が定められている場合、該電流が所定以上変化した場合、全ＬＥＤへの電流供給を停止することを特徴としている。例えば、全ＬＥＤブロックの総電流が一定なるよう制御している場合、電流監視していないブロックのＬＥＤが断線した場合、監視しているブロックのＬＥＤ電流は増加し、断線が複数のブロックで生じた場合さらに増加する事を利用している。
【００２２】
請求項１３は、ＬＥＤの断線を検出したとき、ＬＥＤブロックの総電流を制御して単独ＬＥＤブロック電流の増加を防止してＬＥＤの異常過熱を防止する方式に関するものである。
【００２３】
請求項１５は、マイクロプロセッサーを使用した本発明のＬＥＤ照明灯の照度制御及び断線時の制御に関するものである。
【００２４】
請求項１７に記載のＬＥＤ照明灯制御装置は、少なくとも１つ以上のＬＥＤ照明灯と接続され、この照明灯の照度制御を行う制御装置であり、ＬＥＤ照明灯を特定するアドレス情報を生成するアドレス情報生成手段と、アドレス情報生成手段で特定されたＬＥＤ照明灯の照度情報を生成する照度情報生成手段と、アドレス情報及び照度情報を制御信号としてＬＥＤ照明灯に送信する送信手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、交流電源のＡＣラインに複数のＬＥＤ照明灯を並列にＬＥＤ照明灯制御装置に接続し、この制御装置でこれら照明灯を個別に照度の制御をできるようにした。このため、事務所、店舗、その他多くの建築物に、昼間の自然光を利用できる建造物に本発明のＬＥＤ照明灯システムを設置すれば、昼間の消費電力を効果的に節減できる。
【００２６】
また、本発明の照明灯は複数のＬＥＤをブロックにまとめ、その複数ブロックを一括制御しており、ブロックの一個のＬＥＤが断線するとこれを検出して全体の電流を制御して単一ブロック当たりのＬＥＤ電流の上昇を防止し、また、複数のブロックでＬＥＤの断線が生じて、単一ブロック当たりのＬＥＤ電流の上昇を制御しきれなくなったら照明灯の消灯処理を行うので、ＬＥＤ照明灯の異常過熱を防止するとともに、消灯時の待機電力を最小限に抑制可能となり、安心して利用することができる。
【００２７】
更に、本発明のＬＥＤ照明灯は、その電子回路の大きさがコンパクトで、市販の蛍光管の大きさの中に組み込めるため、ケースなどで余計なコストを必要とせず、市場に安価に供給することができ経済的である。
ＬＥＤの技術進歩によりＬＥＤの長寿命化、高効率化が進み、市場も多様化しＬＥＤ照明灯の照度制御のニーズが高まる傾向にあり、本発明によって利用分野がさらに広がることが期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明を実施する一形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明のＬＥＤ照明灯システムの実施形態を示すシステム構成図である。本実施形態によるＬＥＤ照明灯システムは、電源スイッチＳＷ４を介して交流電源ＡＣと接続されるＬＥＤ照明灯制御装置１と、この制御装置１から送信される交流符号の制御信号によって、照明の明るさを調整する４つのＬＥＤ照明灯Ｌ１１、Ｌ１ｎ、Ｌ２１及びＬ２ｎより構成されている。
なお、このＬＥＤ照明灯Ｌ１１、Ｌ１ｎ、Ｌ２１及びＬ２ｎは、例えば、蛍光灯の代替として用いられる発光ダイオードが直列接続されたＬＥＤ照明灯である。
【００２９】
ＬＥＤ照明灯制御装置１は、前述したように４つのＬＥＤ照明灯Ｌ１１、Ｌ１ｎ、Ｌ２１及びＬ２ｎの照明の明るさを調整する制御装置であり、ＬＥＤ照明灯Ｌを特定する機能と、特定したＬＥＤ照明灯の明るさを設定する機能とを備えている。
ＬＥＤ照明灯制御装置１は、制御信号を送出する端子ＡＣ１及びＡＣ２を介して、これらＬＥＤ照明灯Ｌと接続されている。なお、この制御信号は、交流電源から供給された電流を予め定められた規則に従って断続させた交流符号である。
制御信号を送出しないときは、ＡＣ１、ＡＣ２から合流電源がＬＥＤ照明灯に供給される。
【００３０】
以下、図１を用いてＬＥＤ照明灯制御装置１の構成を説明する。図１に示すように、ＬＥＤ照明灯制御装置１は、電源スイッチＳＷ４に端子１及び３が接続されたダイオードブリッジＤＢ１を備えている。ダイオードブリッジＤＢ１は、図２のａに示された例えば、ＡＣ１００Ｖの波形をｂの直流波形に整流する４つのダイオードにより形成されたブリッジ型全波整流回路である。ダイオードブリッジＤＢ１の端子４は、逆流防止ダイオードＤ１のアノードに接続されている。
【００３１】
ダイオードＤ１のカソードには、抵抗Ｒ７の一端が接続され、この抵抗Ｒ７の他端は、発光ダイオードとフォトトライアックとで組み合わされた、ゼロクロス制御ソリッドステートリレーＳＳＲ１の発光ダイオードのアノードに接続されている。ゼロクロス制御ソリッドステートリレーＳＳＲ１は、フォトトライアックの入力側がスイッチＳＷ４を介して交流電源に接続され、出力側が端子ＡＣ１に接続されている。ゼロクロス制御ソリッドステートリレーＳＳＲ１は、発光ダイオードの点滅にしたがってフォトトライアックが制御され、端子ＡＣ１にＬＥＤ照明灯Ｌを特定しかつその明るさを指定する制御信号を送出する。
制御信号を送出しないときは、ＳＳＲ１を常に導通状態にして交流電源を供給する。
【００３２】
ダイオードブリッジＤＢ１の端子２（ＧＮＤ側）と端子４（Ｖｃｃ側）の間には、分圧点Ｐ１の電圧を分圧する直列接続された分圧抵抗Ｒ１２、Ｒ１３が接続されている。ダイオードＤ１のカソードと抵抗Ｒ７の一端には、また、電解コンデンサーＣ１のプラス電極が接続され、このコンデンサーＣ１のマイナス電極には、ダイオードブリッジＤＢ１の端子２が接続されている。
抵抗Ｒ７の他端には、また、一定の電圧にするツェナーダイオードＺＤ１のカソードと、電解コンデンサーＣ２のプラス電極に接続されている。ツェナーダイオードＺＤ１のアノードと電解コンデンサーＣ２のマイナス電極は、ダイオードブリッジＤＢ１の端子２に接続されている。
【００３３】
ＬＥＤ照明灯制御装置１は、内蔵ＲＯＭ（図示せず）にプログラムが格納され、これにしたがって動作するＡＤ変換器内蔵のマイクロプロセッサＭ１を備えている。このマイクロプロセッサＭ１は、端子１〜１０を備え、ＬＥＤ照明灯Ｌの特定と照度とを設定する制御信号を生成する。端子１０は、抵抗Ｒ７の他端に接続され、この端子１０から電源が供給される。端子９は、押しボタンスイッチＳＷ１を介して抵抗Ｒ７の他端に接続されている。
この押しボタンスイッチＳＷ１は、ＬＥＤ照明灯Ｌの特定や照度を操作者が設定するときに使用するスイッチである。
【００３４】
マイクロプロセッサＭ１の端子８は、切替スイッチＳＷ２を介して抵抗Ｒ７の他端、またはダイオードブリッジＤＢ１の端子２に接続される。同様に端子７は、切替スイッチＳＷ３を介して抵抗Ｒ７の他端、またはダイオードブリッジＤＢ１の端子２に接続される。端子６は、ゼロクロス制御ソリッドステートリレーＳＳＲ１の発光ダイオードのカソードに接続され、この端子６の電位がＧＮＤになるとこの発光ダイオードに電流が流れて点灯し、フォトトライアックが導通状態になる。
【００３５】
マイクロプロセッサＭ１の端子５は、カウンターＩＣ１のリセット端子ＲＳＴに接続されている。このカウンターＩＣ１は、４つの抵抗Ｒ１０−１〜Ｒ１０−４と４つの発光ダイオードＬＤ１０−１〜ＬＤ１０−４からなるアドレス表示器１０と、４つの抵抗Ｒ１１−１１−４と４つの発光ダイオードＬＤ１１−１〜ＬＤ１１−４からなる照度表示器１１の点灯制御を行うＩＣである。
アドレス及び照度は各４個のＬＥＤのＯＮ、ＯＦＦでいわゆる２進法で表示する。
【００３６】
マイクロプロセッサＭ１の端子４は、カウンターＩＣ１のクロック端子ＣＬＫにクロック信号を供給する。端子３は、クロック用コンデンサＣ３を介してダイオードブリッジＤＢ１の端子２とカウンターＩＣ１の接地端子ＧＮＤに接続されている。端子２は、分圧抵抗Ｒ１２，Ｒ１３で分圧された分圧点Ｐ１に接続され、この分圧点Ｐ１に現れる図２の波形ｂを観測することで交流波のゼロクロスポイントを検出する。端子１は、ダイオードブリッジＤＢ１の端子２とカウンターＩＣ１の接地端子ＧＮＤに接続されたＧＮＤ端子である。
【００３７】
カウンターＩＣ１のイネーブル端子ＥＮＡは、アドレス表示器１０の各抵抗Ｒ１０−１〜１０−４を介して発光ダイオードＬＤ１０−１〜１０−４のアノードにそれぞれ接続されている。また、発光ダイオードＬＤ１０−１〜１０−４のカソードは、カウンターＩＣ１の端子Ｑ３〜Ｑ０にそれぞれ接続されている。同様にカウンターＩＣ１のイネーブル端子ＥＮＡは、Ｖｃｃ端子に接続されている。また、発光ダイオードＬＤ１１−１〜１１−４のカソードは、カウンターＩＣ１の端子Ｑ４〜Ｑ７にそれぞれ接続されている。
【００３８】
ＬＥＤ照明灯制御装置１は、端子ＡＣ１及びＡＣ２を介してＬＥＤ照明灯Ｌ１１Ｌ１ｎ、Ｌ２１及びＬ２ｎに接続されている。図１に記載されているＬＥＤ照明灯Ｌは、その機能ブロック図が示されており、ダイオードブリッジＤＢ、スイッチＳＷ及び発光ダイオードやその制御装置からなる照明部Ｌｉｇｈｔより構成されている。また、ＬＥＤ照明灯Ｌは、その電子回路の大きさがコンパクトであり、市販の蛍光管の筐体をそのまま利用可能な設計となっている。
【００３９】
ＬＥＤ照明灯Ｌ１１、Ｌ１ｎ、Ｌ２１及びＬ２ｎのダイオードブリッジＤＢ１ＤＢ１ｎ、ＤＢ２１、ＤＢ２ｎは、それぞれ、端子１が端子ＡＣ１に接続され、端子３が端子ＡＣ２に接続されている。これらダイオードブリッジＤＢは、図２の波形ａに示された例えば、ＡＣ１００Ｖの波形を波形ｂの直流波形に整流する４つのダイオードにより形成されたブリッジ型全波整流回路である。ダイオードブリッジＤＢ１、ＤＢ１ｎ、ＤＢ２１、ＤＢ２ｎで整流された電流は、それぞれ照明部Ｌｉｇｈｔ１１、１ｎ、２１、２ｎに供給される。
【００４０】
ＬＥＤ照明灯Ｌ１１、Ｌ１ｎ、Ｌ２１及びＬ２ｎのスイッチＳＷ１１、ＳＷ１ｎ、ＳＷ２１、Ｓｗ２ｎはそれぞれ、固有のアドレスが設定されたスイッチである。本実施の形態では、アドレスは、アルファベットＡ、Ｂ、Ｃの３文字によって示される。したがって、図１では４台のＬＥＤ照明灯Ｌが接続されているが、実際には、９台までのＬＥＤ照明灯を個別に制御可能である。すなわち、各スイッチには、
（Ａ，Ａ）、（Ａ，Ｂ）、（Ａ，Ｃ）、（Ｂ，Ａ）、（Ｂ，Ｂ）、（Ｂ，Ｃ）、
（Ｃ，Ａ）、（Ｃ，Ｂ）、（Ｃ，Ｃ）のいずれかがアドレス情報として重複せずに設定される。なお、本実施の形態ではスイッチＳＷ１１には（Ａ，Ｃ）が設定されているものとする。
【００４１】
図３を参照すると、図１に示したＬＥＤ照明灯Ｌの回路図が示されている。ＬＥＤ照明灯Ｌは、図１に示したダイオードブリッジＤＢの他に、瞬間的な大電流を吸収するサージ吸収素子Ｚ１、ノイズを防止するノイズフィルタＦ１を備えている。ＬＥＤ照明灯Ｌは、また、２値化符号検出回路Ａ、照明用ＬＥＤブロックＢ、ＬＥＤブロックＢの全電流を監視する回路Ｃ、スイッチング電源回路Ｄ、２値化制御信号の復号とＬＥＤブロック電流計測とアドレス認識と照度認識とＬＥＤブロック電流の制御及びスイッチング電源の停止機能を有する回路ブロックＥ及び直流電源回路Ｆを備えている。
【００４２】
図１に示したＬＥＤ照明灯ＬのスイッチＳＷ（ＳＷ１１、ＳＷ１ｎ、ＳＷ２１、ＳＷ２ｎ）は、２値化符号復号回路内のＳＷで示されている。図１に示したＬＥＤ照明灯Ｌの照明部Ｌｉｇｈｔは、図３に示した各構成要素の中からダイオードブリッジＤＢとスイッチＳＷとを除いた部分になる。
ダイオードブリッジＤＢの端子４と端子２は、サージ吸収素子Ｚ１を介してノイズフィルタＦ１に接続されている。ノイズフィルタＦ１は、電源ラインＡＣを通してＬＥＤ照明灯Ｌ内に入ってくるノイズを吸収するフィルタである。ノイズフィルタＦ１は、２値化符号検出回路Ａに接続されている。
【００４３】
２値化符号検出回路Ａは、ＬＥＤ照明灯制御装置１から送信された制御信号を受信すると、図２の波形ｃ,ｆに示すパルス信号に変換して２値化符号復号回路Ｅに出力する回路である。２値化符号検出回路Ａは、逆流防止ダイオードＤ３、分圧抵抗Ｒ１８、Ｒ２７及び閾値機能付非反転バッファー回路ＩＣ３Ａにより構成されている。
【００４４】
逆流防止ダイオードＤ３は、アノードがノイズフィルタＦ１のＶｃｃ側（＋側）に、カソードが電解コンデンサＣ４のプラス電極側と照明用ＬＥＤブロックＢに接続されている。抵抗Ｒ１８の一端は、ノイズフィルタＦ１のＶｃｃ側に接続され、他端は、抵抗Ｒ２７の一端と閾値機能付非反転バッファー回路ＩＣ３Ａの入力端子１に接続されている。ここで抵抗Ｒ１８と抵抗Ｒ２７により電圧が分圧される個所を分圧点Ｐ１とする。抵抗Ｒ２７の他端は、ノイズフィルタＦ１のＧＮＤ側に接続されている。
【００４５】
ここで、例えば、図２に示す波形ｄの電圧が端子ＡＣ１と端子ＡＣ２を介してダイオードブリッジＤＢに入力されると、ダイオードブリッジＤＢによって波形ｅに整形される。そして、この波形ｅは、閾値機能付非反転バッファー回路ＩＣ３Ａの入力端子１に入力され、この回路ＩＣ３Ａにより図２に示す波形ｆが、出力端子２より出力される。波形ｅの閾値電圧ＳｈＶが閾値機能付非反転バッファー回路ＩＣ３Ａの閾値である。閾値機能付非反転バッファー回路ＩＣ３Ａの出力端子２は，２値化符号復号回路Ｅに接続される。
【００４６】
照明用ＬＥＤブロックＢは、直列接続された発光ダイオードＬＤ１１〜ＬＤ１ｎ、ＬＤ２１〜ＬＤ２ｎ、ＬＤ３１〜ＬＤ３ｎを備えた３ブロックからなる光源部である。発光ダイオードＬＤ１１、ＬＤ２１及びＬＤ３１のアノードはそれぞれ、２値化符号検出回路ＡのダイオードＤ３のカソードとスイッチング電源回路Ｄに接続されている。
発光ダイオードＬＤ１ｎのカソードは，抵抗Ｒ２２と抵抗Ｒ２３の一端に接続され、抵抗Ｒ２２の他端はＰＮＰトランジスタＱ５のベースに、抵抗Ｒ２３の他端は，このトランジスタＱ５のエミッタに接続されている。
【００４７】
ＰＮＰトランジスタＱ５は、発光ダイオードＬＤ１１〜ＬＤ１ｎに流れる電流を検出するトランジスタであり、コレクタが回路ブロックＥに接続されている。発光ダイオードＬＤ２ｎのカソードは抵抗Ｒ２４の一端に、発光ダイオードＬＤ３ｎのカソードは、抵抗Ｒ２５の一端にそれぞれ接続されている。抵抗Ｒ２２、抵抗Ｒ２４及び抵抗Ｒ２５の他端は、回路ブロックＣに接続されている。
【００４８】
回路ブロックＣは、４つの抵抗Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ２０、Ｒ２８及びＰＮＰトランジスタＱ１により構成されている。抵抗Ｒ１４及びＲ１５の一端は、照明用ＬＥＤブロックＢの抵抗Ｒ２２、抵抗Ｒ２４、抵抗Ｒ２５の他端に接続されている。また、抵抗Ｒ１４の他端は、ＰＮＰトランジスタＱ１のエミッタに、抵抗Ｒ１５の他端は、ＰＮＰトランジスタＱ１のベース及びスイッチング電源回路Ｄに接続されている。
【００４９】
抵抗Ｒ１４≪抵抗Ｒ１５で、抵抗Ｒ１４を流れる電流が照明灯ＬＥＤブロックＢに流れる全電流にほぼ等しい。ＰＮＰトランジスタＱ１及び抵抗Ｒ１４は、抵抗Ｒ１５に流れる電流に比例したコレクタ電流Ｉｓを生成するための回路である。
ＰＮＰトランジスタＱ１のコレクタは，抵抗Ｒ２０の一端及び回路ブロックＥに接続されている。
【００５０】
抵抗Ｒ２０の他端は、抵抗Ｒ２８の一端及びスイッチング電源回路Ｄに接続されている。抵抗Ｒ２８の他端がＧＮＤ側に接続され、抵抗Ｒ２０及び抵抗Ｒ２８は、分圧点Ｐ３の分圧抵抗になっている。これにより、照明灯ＬＥＤブロックＢに流される電流に比例した電圧が分圧点Ｐ３に現れ、スイッチング電源回路Ｄに印加される。
【００５１】
スイッチング電源回路Ｄは、分圧点Ｐ３の電圧を一定に保つための電源回路である。スイッチング電源回路Ｄは、スイッチング電源用ＩＣ２を備え、これの端子３が分圧点Ｐ３と接続されている。スイッチング電源用ＩＣ２は、端子７が抵抗Ｒ１６に、端子６が高周波用コンデンサＣ６に接続され、これら抵抗Ｒ１６とコンデンサＣ６によりスイッチング周期が決定される。スイッチング電源用ＩＣ２はまた、ノイズ防止の目的で、端子２が高周波用コンデンサＣ７に、端子３が抵抗Ｒ３０にそれぞれ接続されている。
【００５２】
スイッチング電源用ＩＣ２はさらに、端子８が電源Ｖｃｃに端子４がＧＮＤに接続され、端子５がスイッチング用ＦＥＴ Ｑ２のゲートに接続されている。スイッチング用ＦＥＴ Ｑ２は、スイッチング電源用ＩＣ２により駆動される電界効果型トランジスタであり、ドレインがダイオードＤ２のアノードとインダクタＬ１の一端に、ソースがＧＮＤ側に接続されている。ダイオードＤ２のカソードとインダクタＬ１の他端は、それぞれ、高周波用コンデンサＣ５の一端と他端とが接続されている。
【００５３】
スイッチング電源用ＩＣ２は、スイッチング用ＦＥＴ Ｑ２、ダイオードＤ２、インダクタＬ１及びコンデンサＣ５によりスイッチング電源として動作する。なお、ダイオードＤ２のカソードとコンデンサＣ５は、また、照明用ＬＥＤブロックＢと接続されている。さらに、スイッチング電源用ＩＣ２の端子８は、また、直流電源回路Ｆと回路ブロックＥとも接続されている。
【００５４】
直流電源回路Ｆは、スイッチング電源用ＩＣ２、閾値機能付非反転バッファー回路ＩＣ３Ａ、回路ブロックＥのインバータＩＣ４Ａ及びマイクロプロセッサＩＣ４に電源Ｖｃｃを供給する直流電源回路である。直流電源回路Ｆは、インバータＩＣ４Ａからの出力に応じて直流電源の供給をオン、オフする素子としてＰＮＰトランジスタＱ３、ＮＰＮトランジスタＱ４、抵抗Ｒ１７、抵抗Ｒ１９、抵抗Ｒ２１、抵抗Ｒ２６、抵抗Ｒ２９を備えている。
【００５５】
すなわち、トランジスタＱ４のベースには、抵抗Ｒ２９を介してインバータＩＣ４Ａの出力端子２と接続され、この出力端子がＨレベルになるとコレクタ−エミッタ間を導通し、Ｌレベルの場合には非導通にする。トランジスタＱ４は、そのコレクタが抵抗Ｒ２１を介してトランジスタＱ３のベースに接続されるとともに、エミッタがＧＮＤに接続されている。トランジスタＱ３は、抵抗Ｒ１７と抵抗Ｒ２１により分圧された電圧がベースに印加される。トランジスタＱ３は、トランジスタＱ４が導通状態では、コレクタ−エミッタ間が導通となり、非導通状態になるとこの間が非導通になるトランジスタである。
【００５６】
トランジスタＱ３のコレクタ−エミッタ間には、十分に抵抗値の高い抵抗Ｒ１９が接続されている。トランジスタＱ３のコレクタには、抵抗Ｒ２６を介してツェナーダイオードＺＤ２のカソードと電解コンデンサＣ８のプラス電極に接続されている。ツェナーダイオードＺＤ２及び電解コンデンサＣ８は、スイッチング電源用ＩＣ２、閾値機能付非反転バッファー回路ＩＣ３Ａ、回路ブロックＥ及びインバータＩＣ４Ａ及びマイクロプロセッサＩＣ４に定電圧を供給する素子であり、そのアノードとマイナス電極は、ＧＮＤに接続されている。ツェナーダイオードＺＤ２のカソードと電解コンデンサＣ８のプラス電極は、また、回路ブロックＥに接続されている。
【００５７】
回路ブロックＥは、ＬＥＤ照明灯Ｌの各種制御を行う制御回路である。
すなわち、２値化符号復号回路Ｅは、制御装置１から受信した制御信号に応じた照明制御や、照明用ＬＥＤブロックＢの発光ダイオードＬＤの断線等の異常を検出すると消灯制御を行い、異常過熱の防止を行う断線検出機能を備えている。２値化符号復号回路Ｅは、マイクロプロセッサＩＣ４、スイッチＳＷ、インバータＩＣ４Ａ、ＰＮＰトランジスタＱ６、Ｑ７、抵抗Ｒ３１〜Ｒ３８及びコンデンサＣ３により構成されている。
【００５８】
スイッチＳＷは、ＬＥＤ照明灯Ｌのアドレス設定を行うアドレス設定用スイッチである。スイッチＳＷの端子aは、マイクロプロセッサＩＣ４の端子４に、端子bは、端子５にそれぞれ接続されている。また、端子aは抵抗Ｒ３７を介して、端子ｂは、抵抗Ｒ３８を介してマイクロプロセッサＩＣ４の端子２と電源ＶＣＣに接続されている。
【００５９】
マイクロプロセッサＩＣ４は、プログラムメモリ及びＡＤ変換器内蔵のプロセッサであり、スイッチＳＷで設定されたアドレス値が、閾値機能付非反転バッファー回路ＩＣ３Ａより、端子９に入力した制御信号のアドレス情報と一致するか否かを判断する。また、マイクロプロセッサＩＣ４の端子１０は、インバータＩＣ４Ａの入力端子１とスイッチング電源用ＩＣ２（スイッチング電源回路Ｄ）の端子１に接続されている。
【００６０】
マイクロプロセッサＩＣ４は、アドレスが一致した場合、端子９より受信した照度情報に応じてトランジスタＱ６とトランジスタＱ７のスイッチング制御を行う。すなわち、マイクロプロセッサＩＣ４の端子８は、抵抗Ｒ３５を介してトランジスタＱ６のベースに、端子７は、抵抗Ｒ３３を介してトランジスタＱ７のベースに接続され、これらトランジスタＱ６、Ｑ７をオンにする場合には、端子８、７の出力をそれぞれ「Ｌ」レベルに、オフにする場合には端子８、７の出力を「Ｈ」レベルにする。トランジスタＱ６、Ｑ７のエミッタは、ＬＥＤ全電流監視回路Ｃに接続され、コレクタはそれぞれ抵抗Ｒ３２、抵抗Ｒ３４を介してＧＮＤに接続されている。
【００６１】
マイクロプロセッサＩＣ４は、また、抵抗Ｒ３１及び抵抗Ｒ３６で分圧された分圧点Ｐ４に端子６が接続されている。マイクロプロセッサＩＣ４は、分圧点Ｐ４の電圧を端子６でＬＤ１１・・ＬＤ１ｎの電流を監視する。ＬＤ２１・・ＬＤ２ｎブロックのＬＥＤが断線するとブロックＢは定電流駆動であるから、端子６の電圧が増加し、照明灯ＬＥＤブロックＢの異常と判断すると、端子１０の出力を「Ｈ」レベルにしてスイッチング電源回路Ｄの電源供給を停止する。マイクロプロセッサＩＣ４は、端子３がノイズ防止用のコンデンサＣ９を介してＧＮＤに、端子１がＧＮＤに接続されている。
【００６２】
図２は、本実施の形態によるＬＥＤ照明灯システムの動作例を示す２値化符号の説明図である。波形ａは、交流電源波形であり、ＬＥＤ照明灯制御装置１のダイオードブリッジＤＢ１の入力波形である。波形ａは、また、図３のＬＥＤ照明灯Ｌに電源を供給している状態を示している。波形ｂは、波形ａの全波整流波形であり、ダイオードブリッジＤＢ１（ＬＥＤ照明灯制御装置１）及びＬＥＤ照明灯ＬのダイオードブリッジＤＢの出力波形である。
【００６３】
波形ｃは、波形ｂを閾値ＳｈＶでパルス変換した波形であり、図３の２値化符号検出回路Ａの閾値機能付非反転バッファー回路ＩＣ３Ａの出力端子２から出力される波形である。波形ｄは、波形ａを半波長単位で欠落させたときの一例を示す波形であり、端子ＡＣ１、ＡＣ２に現れるＬＥＤ照明灯Ｌの入力電圧である。波形ｅは、波形ｄの全波整流波形であり、図３の２値化符号検出回路Ａの分圧点Ｐ１の電圧波形である。
【００６４】
波形ｆは、波形ｅを閾値ＳｈＶでパルス変換した波形であり、２値化符号検出回路Ａの閾値機能付非反転バッファー回路ＩＣ３Ａの出力端子２から出力される波形である。波形ｆから分かるようにアドレス及び照度の設定を行う制御信号は、先頭から１波長のスタートビット（ＳＴ）、２波長のアドレスビット（Ａｄｄｒ）、２波長の照度ビット（Ｌｘ）、１波長のパリティビット（Ｐ）で構成されている。すなわち制御信号は、１波長を基準として、半波長の欠落の違いを第１の値または第２の値に割り当て、欠落が無い波長を第３の値とし、１波長以上の欠落を制御信号であることを示すスタートビットとしている。本符号のＳＴビット、Ａｄｄｒコード、Ｌｘコードのパルスの数をカウントしてトータルが偶数か奇数かでパリテイービットを決める。この例では、Ａ又は、Ｂ又はＣがパリテイービットの値となる。本システムは、照明灯に電源を供給している交流信号を断続して制御情報を送っているので、交流の断が継続することを避けるため以上の符号構成にしている。
【００６５】
次に、図１、図２及び図３を用いて本発明によるＬＥＤ照明灯システムの実施形態の動作を説明する。まず、ＬＥＤ照明灯制御装置１の切替スイッチＳＷ３を「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルにしてアドレス・照度の設定モードにする。これによりマイクロプロセッサＭ１は、端子７が「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに変化し、既存データがリセットされる。
【００６６】
次に、切替スイッチＳＷ２をアドレス設定側（「Ｌ」レベル）にし、押しボタンスイッチＳＷ１を押して、マイクロプロセッサＭ１にＬＥＤ照明灯Ｌのアドレスを設定する。続いて、切替スイッチＳＷ２を照度設定側（「Ｈ」レベル）にし、押しボタンスイッチＳＷ１を押下して、マイクロプロセッサＭ１にＬＥＤ照明灯Ｌの照度を設定する。ＳＷ１を押下するごとにアドレス又は照度が１ステップ毎に増加するものとする。
【００６７】
押しボタンスイッチＳＷ１で押された内容は、アドレス表示器１０や照度表示器１１により可視表示されるので、間違えずに操作することができる。アドレス及び照度の設定が終わったら、切替スイッチＳＷ３を「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルにして送信モードに切り替える。
【００６８】
マイクロプロセッサＭ１は、端子７が「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに変化したことを検出すると、アドレス情報及び照度情報の２値化符号を生成して端子６よりパルス送信する。マイクロプロセッサＭ１は、端子６よりパルス送信する際、端子２で波形ｂ（図２）を観測し、交流波のゼロクロスポイントを検出して、半波長単位でゼロクロス制御ソリッドステートリレーＳＳＲ１を制御する。
【００６９】
これにより、例えば、波形ｄ（図２）が生成され、電源ラインＡＣ１、ＡＣ２から送出される。波形ｄの例では、アドレスが（Ａ，Ｃ）、照度が（Ｃ，Ｂ）、パリティ（Ａ）の制御信号が送出された場合を示している。このような制御信号の送出処理は、マイクロプロセッサＭ１の内臓ＲＯＭに書き込まれたプログラムにより実行される。なお、ダイオードＤ１は、電解コンデンサＣ１の電圧で交流波形のゼロクロス点が隠れるのを防止している。
【００７０】
例えば、電源ラインＡＣ１、ＡＣ２に接続されたＬＥＤ照明灯Ｌ１１のアドレスがスイッチＳＷ１１で（Ａ，Ｃ）に設定されていると、ＬＥＤ照明灯制御装置１から送出された制御信号により、ＬＥＤ照明灯Ｌ１１の照度は、（Ｃ，Ｂ）に設定される。ここで、照度の定格出力は、１００％出力が（Ｃ，Ｃ）、７５％出力が（Ｃ，Ｂ）、５０％出力が（Ｃ，Ａ）、２５％出力が（Ｂ，Ｃ）、消灯が（Ａ，Ａ）と決められていた場合、ＬＥＤ照明灯Ｌ１１の照度は、７５％出力に設定される。
【００７１】
次に、図３を用いてＬＥＤ照明灯Ｌの照度を個別に制御する実施形態を説明する。図３の２値化符号検出回路Ａの分圧点Ｐ１の波形は、図２の波形ｂ及び波形ｅになり、閾値機能付非反転バッファー回路ＩＣ３Ａの出力は、波形ｃ及び波形ｆになる。ここで、ダイオードＤ３は、電解コンデンサＣ４の電圧が分圧点Ｐ１に印加されるのを防止するためのダイオードである。
【００７２】
図２の波形ｂ及び波形ｅに記したＳｈＶは、閾値機能付非反転バッファー回路ＩＣ３Ａの閾値電圧である。このバッファー回路ＩＣ３Ａの出力は、２値化符号復号機能を有する回路ＥのマイクロプロセッサＩＣ４の入力ポートである端子９に入力される。この端子９から入力されたパルス列は、このマイクロプロセッサＩＣ４に書き込まれたプログラムで処理され、アドレス情報と照度情報に復号される。
【００７３】
そして、スイッチＳＷで設定されたアドレスと一致すれば、マイクロプロセッサＩＣ４は、照度情報に従って出力ポートである端子７、８、１０を制御する。
例えば、照度情報が（Ａ，Ａ）なら、マイクロプロセッサＩＣ４は、端子１０を「Ｈ」レベルにして照明用ＬＥＤブロックＢを消灯する。また、照度情報が（Ｃ，Ｃ）ならマイクロプロセッサＩＣ４は、端子１０を「Ｌ」レベルにするとともに端子７と端子８を「Ｌ」レベルにし、トランジスタＱ６、Ｑ７を導通状態にして照明用ＬＥＤブロックＢの照度を１００％に設定する。
【００７４】
さらに、照度情報が（Ｃ，Ｂ）ならマイクロプロセッサＩＣ４は、端子１０を「Ｌ」レベルにするとともに、端子７を「Ｈ」レベルにしてトランジスタＱ７を非導通状態にし、端子８を「Ｌ」レベルにしてトランジスタＱ６を導通状態にして照明用ＬＥＤブロックＢの照度を７５％に設定する。
【００７５】
また、照度情報が（Ｃ，Ａ）ならマイクロプロセッサＩＣ４は、端子１０を「Ｌ」レベルにするとともに、端子７を「Ｌ」レベルにしてトランジスタＱ７を導通状態にし、端子８を「Ｈ」レベルにしてトランジスタＱ６を非導通状態にして、照明用ＬＥＤブロックＢの照度を５０％に設定する。また、照度情報が（Ｂ，Ｃ）ならマイクロプロセッサＩＣ４は、端子１０を「Ｌ」レベルにするとともに、端子８と端子７をともに「Ｈ」レベルにしてトランジスタＱ６、Ｑ７を非導通状態にし、照明用ＬＥＤブロックＢの照度を２５％に設定する。
【００７６】
照明用ＬＥＤブロックＢの抵抗Ｒ２２、Ｒ２４、Ｒ２５は、各ＬＥＤブロックの電流バランスを取るための保護抵抗である。トランジスタＱ５と抵抗Ｒ２３は、抵抗Ｒ２２でダイオードＬＤ１１・・・ＬＤ１ｎの電流を検出し、これに比例した電流Ｉｄを２値化符号復号機能を有する回路Ｅの抵抗Ｒ３１に流すための回路である。この電流Ｉｄは、抵抗Ｒ３６により分圧点Ｐ４の電圧として、マイクロプロセッサＩＣ４の端子６に入力される。マイクロプロセッサＩＣ４は、端子６に入力した電圧をＡＤ変換して電流Ｉｄの状態を認識する。
【００７７】
電流監視回路Ｃは、照明用ＬＥＤブロックＢの発光ダイオードＬＤに流れる全電流を監視する回路である。抵抗Ｒ１４≪抵抗Ｒ１５で、抵抗Ｒ１４を流れる電流が照明用ＬＥＤブロックＢに流れる全電流にほぼ等しい。トランジスタＱ１と抵抗Ｒ１４は、抵抗Ｒ１５を流れるベース電流に比例したコレクタ電流Ｉｓを生成するための回路である。これにより、照明用ＬＥＤブロックＢの全電流にほぼ比例した電圧が、抵抗Ｒ２８により分圧点Ｐ３に現れ、スイッチング電源回路Ｄのスイッチング電源用ＩＣ２の端子３に入力される。
【００７８】
抵抗Ｒ１６、コンデンサＣ６でスイッチング電源用ＩＣ２のスイッチング周期が決まり、抵抗Ｒ３０とコンデンサＣ７は、このＩＣ２のノイズ防止用である。スイッチング電源用ＩＣ２は、電圧監視を行う入力端子１の電圧が一定になるように、端子５から出力するパルスのデューティを制御する。これにより、スイッチング用ＦＥＴ Ｑ２のゲートが駆動されて、コンデンサＣ５、インダクタＬ１及びダイオードＤ２によって、スイッチング電源として作動する。
【００７９】
２値化符号回路ＥのトランジスタＱ６、Ｑ７の導通時のコレクタ−エミッタ間の電圧を無視し、抵抗Ｒ２０＋抵抗Ｒ２８＝抵抗Ｒ３４、抵抗Ｒ２０＋抵抗Ｒ２８＝抵抗Ｒ３４／２とすると、前述したようにトランジスタＱ６、Ｑ７のＯＮ／ＯＦＦ選択で、照明用ＬＥＤブロックＢの全電流を１００％、７５％、５０％、２５％に調節することができる。
【００８０】
以上の説明から解かるように、スイッチング電源回路Ｄは、照明用ＬＥＤブロックＢの全電流を監視している定電流電源である。したがって、例えば、照明用ＬＥＤブロックＢの発光ダイオードＬＤ２１系列の発光ダイオード1個が断線すると、他の発光ダイオードＬＤ１１系列と発光ダイオードＬＤ３１系列の電流が５０％増加し、電流Ｉｄが５０％増加する。この変化は、分圧点Ｐ４の電圧変化となり、マイクロプロセッサＩＣ４の端子６に入力される。マイクロプロセッサＩＣ４は、端子６のこのような変化を検出すると、端子１０を「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに移行する。
【００８１】
マイクロプロセッサＩＣ４の端子１０の変化は、スイッチング電源用ＩＣ２の端子１に入力される。これにより、スイッチング電源用ＩＣ２は、端子５を「Ｈ」レベルにホールドして定電流電源を停止し、照明用ＬＥＤブロック内の発光ダイオードＬＤの異常過熱を防止する。発光ダイオードＬＤ３１系列の発光ダイオードが断線した場合でも、発光ダイオードＬＤ２１系列の場合と同様の状態になり異常過熱が防止される。
【００８２】
また、発光ダイオードＬＤ１１系列の発光ダイオードが断線すれば、電流Ｉｄは「０」になり、分圧点Ｐ４はＧＮＤレベルの電位となる。マイクロプロセッサＩＣ４は、端子６のこのような変化を検出すると、同様に端子１０を「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに移行し、これをスイッチング電源用ＩＣ２が検出して定電流電源を停止し、発光ダイオードＬＤの異常過熱を防止する。
【００８３】
以上のＬＥＤ断線検出はＱ５、Ｒ２３、Ｒ３１、Ｒ３６を通じて行っているが、もし、仮にＲ２３のＲ２２との結合点を点線で示した如くＬＤ１１のアノードに接続すると、Ｒ３６の端子電圧はＬＥＤブロックの印加電圧ＶＤにほぼ比例する。従って、いずれかのＬＥＤブロックのＬＥＤが断線すると、ブロックＢの等価抵抗は増加する。また、ブロックＢは定電流駆動されているので、ＶＤが増加し、ＩＣ４−６の電圧が増加し、上記と同様にＬＥＤの断線を検出できる。なお、このときは、Ｒ２３の値は十分大きくしてこの検出回路の消費電力を少なくするのはいうまでもない。
【００８４】
直流電源回路Ｆに流入する電流Ｉｃｃは、スイッチング電源用ＩＣ２、閾値機能付非反転バッファー回路ＩＣ３Ａ、インバータＩＣ４Ａ及びマイクロプロセッサＩＣ４等の制御回路の直流電源とし供給されるが、照明用ＬＥＤブロックＢを通して流入するため、このブロックＢの照明灯に流れる電流でもある。一般にこれら制御回路の電源電圧は５〜１０Ｖであるため、Ｐ２点で示された個所の電圧が１５〜２０Ｖ程度あれば、交流電源の変動や負荷のばらつきに対しても安定した電源電圧を供給できる。
【００８５】
したがって、上記制御回路で消費されるエネルギーロスは、２０Ｖ×Ｉｃｃ程度になる。従来、この種のＬＥＤ照明は、例えば、電解コンデンサＣ４のプラス側（＋）から電流の供給を受けており、１００Ｖ交流電源を想定すると、制御回路によるエネルギーロスは、１４０Ｖ×Ｉｃｃとなる。ＬＥＤ照明灯に用いられる一般の制御回路のＩＣは、電流Ｉｃｃが１０ｍＡ程度なので、本実施形態と従来技術とでは、エネルギーロスはそれぞれ０.２Ｗと１．４Ｗになる。一般の事務所用の蛍光灯タイプのＬＥＤ照明灯の消費電力は、１５Ｗ程度であるので、この消費電力の差は無視できない。
【００８６】
また、ＬＥＤ照明灯Ｌが照度情報（Ａ，Ａ）を受信するか、または照明用ＬＥＤブロックＢの発光ダイオードＬＤの断線を検出したとき、Ｐ２点の電圧は、前記の例では、１４０Ｖ近くまで上昇し、かつ電流Ｉｃｃも増加して直流電源回路Ｆのエネルギーロスが上昇する。これを防止するための回路がトランジスタＱ３、Ｑ４、抵抗Ｒ１７、Ｒ２１、Ｒ１９、Ｒ２９、Ｒ２６及びインバータＩＣ４Ａである。
【００８７】
照明用ＬＥＤブロックＢが点灯しているときは、Ｐ２点の電圧は約２０Ｖ、マイクロプロセッサＩＣ４の端子１０は「Ｌ」レベル、トランジスタＱ３、Ｑ４は導通状態である。また、照明用ＬＥＤブロックＢが消灯しているときは、Ｐ２点の電圧は、約１４０Ｖ、マイクロプロセッサＩＣ４の端子１０は「Ｈ」レベル、トランジスタＱ３、Ｑ４は非導通状態となる。抵抗Ｒ１９の抵抗値を十分高くすることで、Ｐ２点の電圧が約１４０Ｖの時でも電流Ｉｃｃの値を最小限にすることができる。
【００８８】
一般にスイッチング電源用ＩＣ２及びマイクロプロセッサＩＣ４が停止状態（例えば、スリープモード）では、これら制御回路に流れる電流Ｉｃｃは、１／５程度（約２ｍＡ）に低下するので、この場合は抵抗Ｒ１９を約５７ＫΩとするのが妥当である。なお、この場合の消費電力のロスは、約１４０Ｖ×２ｍＡ＝２８０ｍＷとなり、十分に小さくすることが可能となる。
【００８９】
なお、ＬＥＤ消灯時の制御回路の消費電流はＩＣ２、ＩＣ４、ＩＣ３Ａ、ＩＣ４Ａ、の待機電流となるが、これらのＩＣを合理的に選択すれば、待機電流はトータルとして数百ｕＡ程度にすることも可能である。即ち、本発明の回路方式であれば、待機時の消費電力も数十ｍＷ程度になることを期待できる。
【００９０】
以上、本発明によるＬＥＤ照明灯システムの実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の技術的思想を伴う各種変形等は、本発明の範疇に含まれる。具体的には、例えば、ＬＥＤ照明灯制御装置１のマイクロプロセッサＭ１に時計機能とスケジュール機能を付加することで、これに接続された各ＬＥＤ照明灯Ｌの明るさを時間で調節することが可能となる。
【００９１】
また、本実施形態では、ＬＥＤ照明灯Ｌを４台接続した例を示したが、勿論、この数に限定されるものではなく、例えば、１０台以上であっても適用可能である。制御装置（図―１）に光センサを接続し、外部の明るさが所定の明るさ以上の場合には消灯させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明のＬＥＤ照明灯システムの実施形態を示すシステム構成図。
【図２】本実施の形態によるＬＥＤ照明灯システムの動作例を示す２値化符号の説明図。
【図３】図１に示したＬＥＤ照明灯Ｌの回路図。
【符号の説明】
【００９３】
１・・ＬＥＤ照明灯制御装置
Ａ・・２値化符号検出回路
Ｂ・・照明用ＬＥＤブロック
Ｃ・・電流検出回路
Ｄ・・スイッチング電源回路
Ｅ・・２値化符号復号回路
Ｆ・・直流電源回路
Ｌ１１、Ｌ１ｎ、Ｌ２１、Ｌ２ｎ・・ＬＥＤ照明灯
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）式照明灯及びその制御方法に関するものであり、より具体的には、複数のＬＥＤ照明灯を遠隔制御により明るさを調整可能とする、ＬＥＤ照明灯及びそのＬＥＤ照明灯制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ照明灯は、二酸化炭素削減や省エネ効果があり、また寿命が長く、紫外線、熱線がほぼゼロで虫が寄り付きにくいなど、数々の利点があり、近年急速に市場に普及されつつある。具体的には、現状のＬＥＤの技術水準でも蛍光灯に比べて寿命は著しく長く、実質的には１０年以上交換不要の製品も販売されている。
また、ＬＥＤ照明灯は、光エネルギーへの変換効率が従来から普及している電球や蛍光灯と比較して高いという特徴がある。例えば、このようなＬＥＤ照明灯として下記特許文献１で提案されている従来技術がある。
【０００３】
一方、従来の電球や蛍光灯と比べてＬＥＤ照明灯は、製品単価が高いという欠点がある。このため、製造メーカは、ＬＥＤ照明灯の購入コストをカバーするランニングコストの低下や様々なメリットをアピールすることで、ＬＥＤ照明灯の利点を強調し、普及・販売活動を行っている。
【０００４】
ＬＥＤ照明灯は、明るさの変換効率は白熱電球と比較すると著しく高いが、最も効率の高いインバータ式蛍光灯と比較すると、現在市販されているものは著しい差は見られない。したがって、市場に出回っているＬＥＤ照明灯は、どちらかというと変換効率の低い白熱電球の代替の利用が多い。
【０００５】
蛍光灯の代替としてのＬＥＤ照明灯も市販されてはいるが、長寿命の特徴を生かして交換に手間がかかる街路灯、防犯灯、常夜灯、誘導灯、天井の高い体育館、寺院、病院などに限定された使われた方が多いのが現状である。このような状況であるからＬＥＤ照明灯の明るさを調節するという市場の要望は稀である。
【０００６】
一方、ＬＥＤ照明灯の技術進歩は著しく、インバータ式蛍光灯を凌駕する変換効率に達しており、近い将来、高性能のＬＥＤを組み込んだＬＥＤ照明灯が市場に現れる可能性は高くなっている。さらに、二酸化炭素削減を政策的に実行しなければならない状況から、電気料金が値上げされる可能性が高く、蛍光灯の代替としてＬＥＤ照明灯が市場に受け入れやすい環境が整いつつある。
【０００７】
このため、今後は高い変換効率のＬＥＤ照明灯が市場に普及していき、更なるランニングコストの低下を求められ、最適な明るさに調整できるＬＥＤ照明灯が求められると考えられる。例えば、コンビニエンスストアの照明を想定すると道路に面した昼間の照明は、電力を節約し５０％程度の明るさにし、夜間は１００％の明るさにするなどの機能が望まれるであろう。
【特許文献１】特開２０１０−９７９１９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のこの種のＬＥＤ照明灯には、複数のＬＥＤ照明灯の明るさを遠隔制御で調整する機能を備えたものは無かったといった課題を有していた。
また、ＬＥＤ照明灯では、発光ダイオードの過熱防止のため定電流駆動をするように奨励されているが、コスト削減のため複数のＬＥＤブロックを一括して定電流駆動しているのが一般的である。このような構造では、一部のＬＥＤブロックの発光ダイオードが断線すると、残りのＬＥＤブロックの電流が増加するため、点灯している発光ダイオードに過電流が流れ、温度上昇を引き起こす。甚だしい場合には、発光ダイオードの過熱による火災の危険もあるという課題があった。
【０００９】
本発明は、このような従来技術の課題を解決し、複数のＬＥＤ照明灯の明るさを遠隔制御で調整する機能を備えることで更なるランニングコストを低減可能にすると共に、発光ダイオードの過熱による危険を防止できる、ＬＥＤ照明灯、ＬＥＤ照明灯の制御方法及びＬＥＤ照明灯の制御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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載のＬＥＤ照明灯システムの制御方は、少なくとも１つ以上のＬＥＤ照明灯と、この照明灯を制御するＬＥＤ照明灯制御装置より構成されるＬＥＤ照明灯システムの制御方法において、ＬＥＤ照明灯制御装置は、所定の制御信号を前記ＬＥＤ照明灯に送信し、ＬＥＤ照明灯は、制御装置より受信した前記制御信号の内容に応じて照明の明るさを調整することを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載のＬＥＤ照明灯システムの制御方法は、制御信号が交流電源から供給された電流を予め定められた規則に従って断続させた交流符号であることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載のＬＥＤ照明灯システムの制御方法において、この制御信号は、交流電源を半波長単位で断続制御することで生成され、１波長を基準として、半波長の欠落の違いを第１の値または第２の値に割り当て、欠落が無い波長を第３の値とし、１波長以上の欠落を前記制御信号であることを示すスタートビットとすることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の符号方式は、符号の誤り検出のためのパリテイー符号の規則を示すものである。
【００１４】
請求項５に記載のＬＥＤ照明灯システムの制御方法は、ＬＥＤ照明灯には予めアドレスが設定され、ＬＥＤ照明灯制御装置は、このＬＥＤ照明灯のアドレス情報と照度情報とを含んだ制御信号を送信することで、複数のＬＥＤ照明灯を個別に制御することを特徴とする。
【００１５】
請求項６に記載のＬＥＤ照明灯システムの制御方法は、ＬＥＤ照明灯制御装置が時計機能を備え、予め設定された時刻にＬＥＤ照明灯の明るさを調整する制御信号を送信することを特徴とする。
【００１６】
請求項７に記載のＬＥＤ照明灯は、複数のＬＥＤブロックからなる発光手段と、受信した制御信号に含まれたアドレス情報を検出するアドレス情報検出手段と、制御信号に含まれた照度情報を検出する照度情報検出手段と、アドレス検出手段がアドレス情報の一致を検出すると、照度情報検出手段が検出した照度情報に従って、発光手段の照度を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１７】
請求項８に記載のＬＥＤ照明灯は、複数のＬＥＤブロックに流れる電流を監視することで、ＬＥＤブロックの発光ダイオードの断線を、検出する断線検出手段を有することを特徴とする。
【００１８】
請求項９に記載のＬＥＤ断線検出方式は、複数のＬＥＤブロックが並列接続された負荷を定電流駆動しているとき、一つ或いは複数のＬＥＤブロックの断線が生じた場合、ＬＥＤブロックの電圧が上昇することを利用して断線を検出することを特徴としたものである。
【００１９】
請求項１０に記載のＬＥＤ照明灯において、制御手段はＬＥＤブロックに電流を供給する定電流駆動回路を有し、定電流駆動回路はＬＥＤブロックに流れる電流に応じて電圧値が変わる電圧分圧回路と、この電圧分圧回路の電圧が一定になるように、前記ＬＥＤブロックに供給する電流を調整する電流調整回路とを備えたことを特徴とする。
【００２０】
請求項１１に記載のＬＥＤ電流の制御は、ＬＥＤに供給される総電流を監視する電流検出回路に分流回路を付加して分流量を調整することにより総電流を調整することを特徴とするものである。
【００２１】
請求項１２に記載したＬＥＤの断線検出方式は、予め単独ＬＥＤブロック電流が定められている場合、該電流が所定以上変化した場合、全ＬＥＤへの電流供給を停止することを特徴としている。例えば、全ＬＥＤブロックの総電流が一定なるよう制御している場合、電流監視していないブロックのＬＥＤが断線した場合、監視しているブロックのＬＥＤ電流は増加し、断線が複数のブロックで生じた場合さらに増加する事を利用している。
【００２２】
請求項１３は、ＬＥＤの断線を検出したとき、ＬＥＤブロックの総電流を制御して単独ＬＥＤブロック電流の増加を防止してＬＥＤの異常過熱を防止する方式に関するものである。
【００２３】
請求項１５は、マイクロプロセッサーを使用した本発明のＬＥＤ照明灯の照度制御及び断線時の制御に関するものである。
【００２４】
請求項１７に記載のＬＥＤ照明灯制御装置は、少なくとも１つ以上のＬＥＤ照明灯と接続され、この照明灯の照度制御を行う制御装置であり、ＬＥＤ照明灯を特定するアドレス情報を生成するアドレス情報生成手段と、アドレス情報生成手段で特定されたＬＥＤ照明灯の照度情報を生成する照度情報生成手段と、アドレス情報及び照度情報を制御信号としてＬＥＤ照明灯に送信する送信手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、交流電源のＡＣラインに複数のＬＥＤ照明灯を並列にＬＥＤ照明灯制御装置に接続し、この制御装置でこれら照明灯を個別に照度の制御をできるようにした。このため、事務所、店舗、その他多くの建築物に、昼間の自然光を利用できる建造物に本発明のＬＥＤ照明灯システムを設置すれば、昼間の消費電力を効果的に節減できる。
【００２６】
また、本発明の照明灯は複数のＬＥＤをブロックにまとめ、その複数ブロックを一括制御しており、ブロックの一個のＬＥＤが断線するとこれを検出して全体の電流を制御して単一ブロック当たりのＬＥＤ電流の上昇を防止し、また、複数のブロックでＬＥＤの断線が生じて、単一ブロック当たりのＬＥＤ電流の上昇を制御しきれなくなったら照明灯の消灯処理を行うので、ＬＥＤ照明灯の異常過熱を防止するとともに、消灯時の待機電力を最小限に抑制可能となり、安心して利用することができる。
【００２７】
更に、本発明のＬＥＤ照明灯は、その電子回路の大きさがコンパクトで、市販の蛍光管の大きさの中に組み込めるため、ケースなどで余計なコストを必要とせず、市場に安価に供給することができ経済的である。
ＬＥＤの技術進歩によりＬＥＤの長寿命化、高効率化が進み、市場も多様化しＬＥＤ照明灯の照度制御のニーズが高まる傾向にあり、本発明によって利用分野がさらに広がることが期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明を実施する一形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明のＬＥＤ照明灯システムの実施形態を示すシステム構成図である。本実施形態によるＬＥＤ照明灯システムは、電源スイッチＳＷ４を介して交流電源ＡＣと接続されるＬＥＤ照明灯制御装置１と、この制御装置１から送信される交流符号の制御信号によって、照明の明るさを調整する４つのＬＥＤ照明灯Ｌ１１、Ｌ１ｎ、Ｌ２１及びＬ２ｎより構成されている。
なお、このＬＥＤ照明灯Ｌ１１、Ｌ１ｎ、Ｌ２１及びＬ２ｎは、例えば、蛍光灯の代替として用いられる発光ダイオードが直列接続されたＬＥＤ照明灯である。
【００２９】
ＬＥＤ照明灯制御装置１は、前述したように４つのＬＥＤ照明灯Ｌ１１、Ｌ１ｎ、Ｌ２１及びＬ２ｎの照明の明るさを調整する制御装置であり、ＬＥＤ照明灯Ｌを特定する機能と、特定したＬＥＤ照明灯の明るさを設定する機能とを備えている。
ＬＥＤ照明灯制御装置１は、制御信号を送出する端子ＡＣ１及びＡＣ２を介して、これらＬＥＤ照明灯Ｌと接続されている。なお、この制御信号は、交流電源から供給された電流を予め定められた規則に従って断続させた交流符号である。
制御信号を送出しないときは、ＡＣ１、ＡＣ２から合流電源がＬＥＤ照明灯に供給される。
【００３０】
以下、図１を用いてＬＥＤ照明灯制御装置１の構成を説明する。図１に示すように、ＬＥＤ照明灯制御装置１は、電源スイッチＳＷ４に端子１及び３が接続されたダイオードブリッジＤＢ１を備えている。ダイオードブリッジＤＢ１は、図２のａに示された例えば、ＡＣ１００Ｖの波形をｂの直流波形に整流する４つのダイオードにより形成されたブリッジ型全波整流回路である。ダイオードブリッジＤＢ１の端子４は、逆流防止ダイオードＤ１のアノードに接続されている。
【００３１】
ダイオードＤ１のカソードには、抵抗Ｒ７の一端が接続され、この抵抗Ｒ７の他端は、発光ダイオードとフォトトライアックとで組み合わされた、ゼロクロス制御ソリッドステートリレーＳＳＲ１の発光ダイオードのアノードに接続されている。ゼロクロス制御ソリッドステートリレーＳＳＲ１は、フォトトライアックの入力側がスイッチＳＷ４を介して交流電源に接続され、出力側が端子ＡＣ１に接続されている。ゼロクロス制御ソリッドステートリレーＳＳＲ１は、発光ダイオードの点滅にしたがってフォトトライアックが制御され、端子ＡＣ１にＬＥＤ照明灯Ｌを特定しかつその明るさを指定する制御信号を送出する。
制御信号を送出しないときは、ＳＳＲ１を常に導通状態にして交流電源を供給する。
【００３２】
ダイオードブリッジＤＢ１の端子２（ＧＮＤ側）と端子４（Ｖｃｃ側）の間には、分圧点Ｐ１の電圧を分圧する直列接続された分圧抵抗Ｒ１２、Ｒ１３が接続されている。ダイオードＤ１のカソードと抵抗Ｒ７の一端には、また、電解コンデンサーＣ１のプラス電極が接続され、このコンデンサーＣ１のマイナス電極には、ダイオードブリッジＤＢ１の端子２が接続されている。
抵抗Ｒ７の他端には、また、一定の電圧にするツェナーダイオードＺＤ１のカソードと、電解コンデンサーＣ２のプラス電極に接続されている。ツェナーダイオードＺＤ１のアノードと電解コンデンサーＣ２のマイナス電極は、ダイオードブリッジＤＢ１の端子２に接続されている。
【００３３】
ＬＥＤ照明灯制御装置１は、内蔵ＲＯＭ（図示せず）にプログラムが格納され、これにしたがって動作するＡＤ変換器内蔵のマイクロプロセッサＭ１を備えている。このマイクロプロセッサＭ１は、端子１〜１０を備え、ＬＥＤ照明灯Ｌの特定と照度とを設定する制御信号を生成する。端子１０は、抵抗Ｒ７の他端に接続され、この端子１０から電源が供給される。端子９は、押しボタンスイッチＳＷ１を介して抵抗Ｒ７の他端に接続されている。
この押しボタンスイッチＳＷ１は、ＬＥＤ照明灯Ｌの特定や照度を操作者が設定するときに使用するスイッチである。
【００３４】
マイクロプロセッサＭ１の端子８は、切替スイッチＳＷ２を介して抵抗Ｒ７の他端、またはダイオードブリッジＤＢ１の端子２に接続される。同様に端子７は、切替スイッチＳＷ３を介して抵抗Ｒ７の他端、またはダイオードブリッジＤＢ１の端子２に接続される。端子６は、ゼロクロス制御ソリッドステートリレーＳＳＲ１の発光ダイオードのカソードに接続され、この端子６の電位がＧＮＤになるとこの発光ダイオードに電流が流れて点灯し、フォトトライアックが導通状態になる。
【００３５】
マイクロプロセッサＭ１の端子５は、カウンターＩＣ１のリセット端子ＲＳＴに接続されている。このカウンターＩＣ１は、４つの抵抗Ｒ１０−１〜Ｒ１０−４と４つの発光ダイオードＬＤ１０−１〜ＬＤ１０−４からなるアドレス表示器１０と、４つの抵抗Ｒ１１−１１−４と４つの発光ダイオードＬＤ１１−１〜ＬＤ１１−４からなる照度表示器１１の点灯制御を行うＩＣである。
アドレス及び照度は各４個のＬＥＤのＯＮ、ＯＦＦでいわゆる２進法で表示する。
【００３６】
マイクロプロセッサＭ１の端子４は、カウンターＩＣ１のクロック端子ＣＬＫにクロック信号を供給する。端子３は、クロック用コンデンサＣ３を介してダイオードブリッジＤＢ１の端子２とカウンターＩＣ１の接地端子ＧＮＤに接続されている。端子２は、分圧抵抗Ｒ１２，Ｒ１３で分圧された分圧点Ｐ１に接続され、この分圧点Ｐ１に現れる図２の波形ｂを観測することで交流波のゼロクロスポイントを検出する。端子１は、ダイオードブリッジＤＢ１の端子２とカウンターＩＣ１の接地端子ＧＮＤに接続されたＧＮＤ端子である。
【００３７】
カウンターＩＣ１のイネーブル端子ＥＮＡは、アドレス表示器１０の各抵抗Ｒ１０−１〜１０−４を介して発光ダイオードＬＤ１０−１〜１０−４のアノードにそれぞれ接続されている。また、発光ダイオードＬＤ１０−１〜１０−４のカソードは、カウンターＩＣ１の端子Ｑ３〜Ｑ０にそれぞれ接続されている。同様にカウンターＩＣ１のイネーブル端子ＥＮＡは、Ｖｃｃ端子に接続されている。また、発光ダイオードＬＤ１１−１〜１１−４のカソードは、カウンターＩＣ１の端子Ｑ４〜Ｑ７にそれぞれ接続されている。
【００３８】
ＬＥＤ照明灯制御装置１は、端子ＡＣ１及びＡＣ２を介してＬＥＤ照明灯Ｌ１１Ｌ１ｎ、Ｌ２１及びＬ２ｎに接続されている。図１に記載されているＬＥＤ照明灯Ｌは、その機能ブロック図が示されており、ダイオードブリッジＤＢ、スイッチＳＷ及び発光ダイオードやその制御装置からなる照明部Ｌｉｇｈｔより構成されている。また、ＬＥＤ照明灯Ｌは、その電子回路の大きさがコンパクトであり、市販の蛍光管の筐体をそのまま利用可能な設計となっている。
【００３９】
ＬＥＤ照明灯Ｌ１１、Ｌ１ｎ、Ｌ２１及びＬ２ｎのダイオードブリッジＤＢ１ＤＢ１ｎ、ＤＢ２１、ＤＢ２ｎは、それぞれ、端子１が端子ＡＣ１に接続され、端子３が端子ＡＣ２に接続されている。これらダイオードブリッジＤＢは、図２の波形ａに示された例えば、ＡＣ１００Ｖの波形を波形ｂの直流波形に整流する４つのダイオードにより形成されたブリッジ型全波整流回路である。ダイオードブリッジＤＢ１、ＤＢ１ｎ、ＤＢ２１、ＤＢ２ｎで整流された電流は、それぞれ照明部Ｌｉｇｈｔ１１、１ｎ、２１、２ｎに供給される。
【００４０】
ＬＥＤ照明灯Ｌ１１、Ｌ１ｎ、Ｌ２１及びＬ２ｎのスイッチＳＷ１１、ＳＷ１ｎ、ＳＷ２１、Ｓｗ２ｎはそれぞれ、固有のアドレスが設定されたスイッチである。本実施の形態では、アドレスは、アルファベットＡ、Ｂ、Ｃの３文字によって示される。したがって、図１では４台のＬＥＤ照明灯Ｌが接続されているが、実際には、９台までのＬＥＤ照明灯を個別に制御可能である。すなわち、各スイッチには、
（Ａ，Ａ）、（Ａ，Ｂ）、（Ａ，Ｃ）、（Ｂ，Ａ）、（Ｂ，Ｂ）、（Ｂ，Ｃ）、
（Ｃ，Ａ）、（Ｃ，Ｂ）、（Ｃ，Ｃ）のいずれかがアドレス情報として重複せずに設定される。なお、本実施の形態ではスイッチＳＷ１１には（Ａ，Ｃ）が設定されているものとする。
【００４１】
図３を参照すると、図１に示したＬＥＤ照明灯Ｌの回路図が示されている。ＬＥＤ照明灯Ｌは、図１に示したダイオードブリッジＤＢの他に、瞬間的な大電流を吸収するサージ吸収素子Ｚ１、ノイズを防止するノイズフィルタＦ１を備えている。ＬＥＤ照明灯Ｌは、また、２値化符号検出回路Ａ、照明用ＬＥＤブロックＢ、ＬＥＤブロックＢの全電流を監視する回路Ｃ、スイッチング電源回路Ｄ、２値化制御信号の復号とＬＥＤブロック電流計測とアドレス認識と照度認識とＬＥＤブロック電流の制御及びスイッチング電源の停止機能を有する回路ブロックＥ及び直流電源回路Ｆを備えている。
【００４２】
図１に示したＬＥＤ照明灯ＬのスイッチＳＷ（ＳＷ１１、ＳＷ１ｎ、ＳＷ２１、ＳＷ２ｎ）は、２値化符号復号回路内のＳＷで示されている。図１に示したＬＥＤ照明灯Ｌの照明部Ｌｉｇｈｔは、図３に示した各構成要素の中からダイオードブリッジＤＢとスイッチＳＷとを除いた部分になる。
ダイオードブリッジＤＢの端子４と端子２は、サージ吸収素子Ｚ１を介してノイズフィルタＦ１に接続されている。ノイズフィルタＦ１は、電源ラインＡＣを通してＬＥＤ照明灯Ｌ内に入ってくるノイズを吸収するフィルタである。ノイズフィルタＦ１は、２値化符号検出回路Ａに接続されている。
【００４３】
２値化符号検出回路Ａは、ＬＥＤ照明灯制御装置１から送信された制御信号を受信すると、図２の波形ｃ,ｆに示すパルス信号に変換して２値化符号復号回路Ｅに出力する回路である。２値化符号検出回路Ａは、逆流防止ダイオードＤ３、分圧抵抗Ｒ１８、Ｒ２７及び閾値機能付非反転バッファー回路ＩＣ３Ａにより構成されている。
【００４４】
逆流防止ダイオードＤ３は、アノードがノイズフィルタＦ１のＶｃｃ側（＋側）に、カソードが電解コンデンサＣ４のプラス電極側と照明用ＬＥＤブロックＢに接続されている。抵抗Ｒ１８の一端は、ノイズフィルタＦ１のＶｃｃ側に接続され、他端は、抵抗Ｒ２７の一端と閾値機能付非反転バッファー回路ＩＣ３Ａの入力端子１に接続されている。ここで抵抗Ｒ１８と抵抗Ｒ２７により電圧が分圧される個所を分圧点Ｐ１とする。抵抗Ｒ２７の他端は、ノイズフィルタＦ１のＧＮＤ側に接続されている。
【００４５】
ここで、例えば、図２に示す波形ｄの電圧が端子ＡＣ１と端子ＡＣ２を介してダイオードブリッジＤＢに入力されると、ダイオードブリッジＤＢによって波形ｅに整形される。そして、この波形ｅは、閾値機能付非反転バッファー回路ＩＣ３Ａの入力端子１に入力され、この回路ＩＣ３Ａにより図２に示す波形ｆが、出力端子２より出力される。波形ｅの閾値電圧ＳｈＶが閾値機能付非反転バッファー回路ＩＣ３Ａの閾値である。閾値機能付非反転バッファー回路ＩＣ３Ａの出力端子２は，２値化符号復号回路Ｅに接続される。
【００４６】
照明用ＬＥＤブロックＢは、直列接続された発光ダイオードＬＤ１１〜ＬＤ１ｎ、ＬＤ２１〜ＬＤ２ｎ、ＬＤ３１〜ＬＤ３ｎを備えた３ブロックからなる光源部である。発光ダイオードＬＤ１１、ＬＤ２１及びＬＤ３１のアノードはそれぞれ、２値化符号検出回路ＡのダイオードＤ３のカソードとスイッチング電源回路Ｄに接続されている。
発光ダイオードＬＤ１ｎのカソードは，抵抗Ｒ２２と抵抗Ｒ２３の一端に接続され、抵抗Ｒ２２の他端はＰＮＰトランジスタＱ５のベースに、抵抗Ｒ２３の他端は，このトランジスタＱ５のエミッタに接続されている。
【００４７】
ＰＮＰトランジスタＱ５は、発光ダイオードＬＤ１１〜ＬＤ１ｎに流れる電流を検出するトランジスタであり、コレクタが回路ブロックＥに接続されている。発光ダイオードＬＤ２ｎのカソードは抵抗Ｒ２４の一端に、発光ダイオードＬＤ３ｎのカソードは、抵抗Ｒ２５の一端にそれぞれ接続されている。抵抗Ｒ２２、抵抗Ｒ２４及び抵抗Ｒ２５の他端は、回路ブロックＣに接続されている。
【００４８】
回路ブロックＣは、４つの抵抗Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ２０、Ｒ２８及びＰＮＰトランジスタＱ１により構成されている。抵抗Ｒ１４及びＲ１５の一端は、照明用ＬＥＤブロックＢの抵抗Ｒ２２、抵抗Ｒ２４、抵抗Ｒ２５の他端に接続されている。また、抵抗Ｒ１４の他端は、ＰＮＰトランジスタＱ１のエミッタに、抵抗Ｒ１５の他端は、ＰＮＰトランジスタＱ１のベース及びスイッチング電源回路Ｄに接続されている。
【００４９】
抵抗Ｒ１４≪抵抗Ｒ１５で、抵抗Ｒ１４を流れる電流が照明灯ＬＥＤブロックＢに流れる全電流にほぼ等しい。ＰＮＰトランジスタＱ１及び抵抗Ｒ１４は、抵抗Ｒ１５に流れる電流に比例したコレクタ電流Ｉｓを生成するための回路である。
ＰＮＰトランジスタＱ１のコレクタは，抵抗Ｒ２０の一端及び回路ブロックＥに接続されている。
【００５０】
抵抗Ｒ２０の他端は、抵抗Ｒ２８の一端及びスイッチング電源回路Ｄに接続されている。抵抗Ｒ２８の他端がＧＮＤ側に接続され、抵抗Ｒ２０及び抵抗Ｒ２８は、分圧点Ｐ３の分圧抵抗になっている。これにより、照明灯ＬＥＤブロックＢに流される電流に比例した電圧が分圧点Ｐ３に現れ、スイッチング電源回路Ｄに印加される。
【００５１】
スイッチング電源回路Ｄは、分圧点Ｐ３の電圧を一定に保つための電源回路である。スイッチング電源回路Ｄは、スイッチング電源用ＩＣ２を備え、これの端子３が分圧点Ｐ３と接続されている。スイッチング電源用ＩＣ２は、端子７が抵抗Ｒ１６に、端子６が高周波用コンデンサＣ６に接続され、これら抵抗Ｒ１６とコンデンサＣ６によりスイッチング周期が決定される。スイッチング電源用ＩＣ２はまた、ノイズ防止の目的で、端子２が高周波用コンデンサＣ７に、端子３が抵抗Ｒ３０にそれぞれ接続されている。
【００５２】
スイッチング電源用ＩＣ２はさらに、端子８が電源Ｖｃｃに端子４がＧＮＤに接続され、端子５がスイッチング用ＦＥＴ Ｑ２のゲートに接続されている。スイッチング用ＦＥＴ Ｑ２は、スイッチング電源用ＩＣ２により駆動される電界効果型トランジスタであり、ドレインがダイオードＤ２のアノードとインダクタＬ１の一端に、ソースがＧＮＤ側に接続されている。ダイオードＤ２のカソードとインダクタＬ１の他端は、それぞれ、高周波用コンデンサＣ５の一端と他端とが接続されている。
【００５３】
スイッチング電源用ＩＣ２は、スイッチング用ＦＥＴ Ｑ２、ダイオードＤ２、インダクタＬ１及びコンデンサＣ５によりスイッチング電源として動作する。なお、ダイオードＤ２のカソードとコンデンサＣ５は、また、照明用ＬＥＤブロックＢと接続されている。さらに、スイッチング電源用ＩＣ２の端子８は、また、直流電源回路Ｆと回路ブロックＥとも接続されている。
【００５４】
直流電源回路Ｆは、スイッチング電源用ＩＣ２、閾値機能付非反転バッファー回路ＩＣ３Ａ、回路ブロックＥのインバータＩＣ４Ａ及びマイクロプロセッサＩＣ４に電源Ｖｃｃを供給する直流電源回路である。直流電源回路Ｆは、インバータＩＣ４Ａからの出力に応じて直流電源の供給をオン、オフする素子としてＰＮＰトランジスタＱ３、ＮＰＮトランジスタＱ４、抵抗Ｒ１７、抵抗Ｒ１９、抵抗Ｒ２１、抵抗Ｒ２６、抵抗Ｒ２９を備えている。
【００５５】
すなわち、トランジスタＱ４のベースには、抵抗Ｒ２９を介してインバータＩＣ４Ａの出力端子２と接続され、この出力端子がＨレベルになるとコレクタ−エミッタ間を導通し、Ｌレベルの場合には非導通にする。トランジスタＱ４は、そのコレクタが抵抗Ｒ２１を介してトランジスタＱ３のベースに接続されるとともに、エミッタがＧＮＤに接続されている。トランジスタＱ３は、抵抗Ｒ１７と抵抗Ｒ２１により分圧された電圧がベースに印加される。トランジスタＱ３は、トランジスタＱ４が導通状態では、コレクタ−エミッタ間が導通となり、非導通状態になるとこの間が非導通になるトランジスタである。
【００５６】
トランジスタＱ３のコレクタ−エミッタ間には、十分に抵抗値の高い抵抗Ｒ１９が接続されている。トランジスタＱ３のコレクタには、抵抗Ｒ２６を介してツェナーダイオードＺＤ２のカソードと電解コンデンサＣ８のプラス電極に接続されている。ツェナーダイオードＺＤ２及び電解コンデンサＣ８は、スイッチング電源用ＩＣ２、閾値機能付非反転バッファー回路ＩＣ３Ａ、回路ブロックＥ及びインバータＩＣ４Ａ及びマイクロプロセッサＩＣ４に定電圧を供給する素子であり、そのアノードとマイナス電極は、ＧＮＤに接続されている。ツェナーダイオードＺＤ２のカソードと電解コンデンサＣ８のプラス電極は、また、回路ブロックＥに接続されている。
【００５７】
回路ブロックＥは、ＬＥＤ照明灯Ｌの各種制御を行う制御回路である。
すなわち、２値化符号復号回路Ｅは、制御装置１から受信した制御信号に応じた照明制御や、照明用ＬＥＤブロックＢの発光ダイオードＬＤの断線等の異常を検出すると消灯制御を行い、異常過熱の防止を行う断線検出機能を備えている。２値化符号復号回路Ｅは、マイクロプロセッサＩＣ４、スイッチＳＷ、インバータＩＣ４Ａ、ＰＮＰトランジスタＱ６、Ｑ７、抵抗Ｒ３１〜Ｒ３８及びコンデンサＣ３により構成されている。
【００５８】
スイッチＳＷは、ＬＥＤ照明灯Ｌのアドレス設定を行うアドレス設定用スイッチである。スイッチＳＷの端子aは、マイクロプロセッサＩＣ４の端子４に、端子bは、端子５にそれぞれ接続されている。また、端子aは抵抗Ｒ３７を介して、端子ｂは、抵抗Ｒ３８を介してマイクロプロセッサＩＣ４の端子２と電源ＶＣＣに接続されている。
【００５９】
マイクロプロセッサＩＣ４は、プログラムメモリ及びＡＤ変換器内蔵のプロセッサであり、スイッチＳＷで設定されたアドレス値が、閾値機能付非反転バッファー回路ＩＣ３Ａより、端子９に入力した制御信号のアドレス情報と一致するか否かを判断する。また、マイクロプロセッサＩＣ４の端子１０は、インバータＩＣ４Ａの入力端子１とスイッチング電源用ＩＣ２（スイッチング電源回路Ｄ）の端子１に接続されている。
【００６０】
マイクロプロセッサＩＣ４は、アドレスが一致した場合、端子９より受信した照度情報に応じてトランジスタＱ６とトランジスタＱ７のスイッチング制御を行う。すなわち、マイクロプロセッサＩＣ４の端子８は、抵抗Ｒ３５を介してトランジスタＱ６のベースに、端子７は、抵抗Ｒ３３を介してトランジスタＱ７のベースに接続され、これらトランジスタＱ６、Ｑ７をオンにする場合には、端子８、７の出力をそれぞれ「Ｌ」レベルに、オフにする場合には端子８、７の出力を「Ｈ」レベルにする。トランジスタＱ６、Ｑ７のエミッタは、ＬＥＤ全電流監視回路Ｃに接続され、コレクタはそれぞれ抵抗Ｒ３２、抵抗Ｒ３４を介してＧＮＤに接続されている。
【００６１】
マイクロプロセッサＩＣ４は、また、抵抗Ｒ３１及び抵抗Ｒ３６で分圧された分圧点Ｐ４に端子６が接続されている。マイクロプロセッサＩＣ４は、分圧点Ｐ４の電圧を端子６でＬＤ１１・・ＬＤ１ｎの電流を監視する。ＬＤ２１・・ＬＤ２ｎブロックのＬＥＤが断線するとブロックＢは定電流駆動であるから、端子６の電圧が増加し、照明灯ＬＥＤブロックＢの異常と判断すると、端子１０の出力を「Ｈ」レベルにしてスイッチング電源回路Ｄの電源供給を停止する。マイクロプロセッサＩＣ４は、端子３がノイズ防止用のコンデンサＣ９を介してＧＮＤに、端子１がＧＮＤに接続されている。
【００６２】
図２は、本実施の形態によるＬＥＤ照明灯システムの動作例を示す２値化符号の説明図である。波形ａは、交流電源波形であり、ＬＥＤ照明灯制御装置１のダイオードブリッジＤＢ１の入力波形である。波形ａは、また、図３のＬＥＤ照明灯Ｌに電源を供給している状態を示している。波形ｂは、波形ａの全波整流波形であり、ダイオードブリッジＤＢ１（ＬＥＤ照明灯制御装置１）及びＬＥＤ照明灯ＬのダイオードブリッジＤＢの出力波形である。
【００６３】
波形ｃは、波形ｂを閾値ＳｈＶでパルス変換した波形であり、図３の２値化符号検出回路Ａの閾値機能付非反転バッファー回路ＩＣ３Ａの出力端子２から出力される波形である。波形ｄは、波形ａを半波長単位で欠落させたときの一例を示す波形であり、端子ＡＣ１、ＡＣ２に現れるＬＥＤ照明灯Ｌの入力電圧である。波形ｅは、波形ｄの全波整流波形であり、図３の２値化符号検出回路Ａの分圧点Ｐ１の電圧波形である。
【００６４】
波形ｆは、波形ｅを閾値ＳｈＶでパルス変換した波形であり、２値化符号検出回路Ａの閾値機能付非反転バッファー回路ＩＣ３Ａの出力端子２から出力される波形である。波形ｆから分かるようにアドレス及び照度の設定を行う制御信号は、先頭から１波長のスタートビット（ＳＴ）、２波長のアドレスビット（Ａｄｄｒ）、２波長の照度ビット（Ｌｘ）、１波長のパリティビット（Ｐ）で構成されている。すなわち制御信号は、１波長を基準として、半波長の欠落の違いを第１の値または第２の値に割り当て、欠落が無い波長を第３の値とし、１波長以上の欠落を制御信号であることを示すスタートビットとしている。本符号のＳＴビット、Ａｄｄｒコード、Ｌｘコードのパルスの数をカウントしてトータルが偶数か奇数かでパリテイービットを決める。この例では、Ａ又は、Ｂ又はＣがパリテイービットの値となる。本システムは、照明灯に電源を供給している交流信号を断続して制御情報を送っているので、交流の断が継続することを避けるため以上の符号構成にしている。
【００６５】
次に、図１、図２及び図３を用いて本発明によるＬＥＤ照明灯システムの実施形態の動作を説明する。まず、ＬＥＤ照明灯制御装置１の切替スイッチＳＷ３を「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルにしてアドレス・照度の設定モードにする。これによりマイクロプロセッサＭ１は、端子７が「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに変化し、既存データがリセットされる。
【００６６】
次に、切替スイッチＳＷ２をアドレス設定側（「Ｌ」レベル）にし、押しボタンスイッチＳＷ１を押して、マイクロプロセッサＭ１にＬＥＤ照明灯Ｌのアドレスを設定する。続いて、切替スイッチＳＷ２を照度設定側（「Ｈ」レベル）にし、押しボタンスイッチＳＷ１を押下して、マイクロプロセッサＭ１にＬＥＤ照明灯Ｌの照度を設定する。ＳＷ１を押下するごとにアドレス又は照度が１ステップ毎に増加するものとする。
【００６７】
押しボタンスイッチＳＷ１で押された内容は、アドレス表示器１０や照度表示器１１により可視表示されるので、間違えずに操作することができる。アドレス及び照度の設定が終わったら、切替スイッチＳＷ３を「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルにして送信モードに切り替える。
【００６８】
マイクロプロセッサＭ１は、端子７が「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに変化したことを検出すると、アドレス情報及び照度情報の２値化符号を生成して端子６よりパルス送信する。マイクロプロセッサＭ１は、端子６よりパルス送信する際、端子２で波形ｂ（図２）を観測し、交流波のゼロクロスポイントを検出して、半波長単位でゼロクロス制御ソリッドステートリレーＳＳＲ１を制御する。
【００６９】
これにより、例えば、波形ｄ（図２）が生成され、電源ラインＡＣ１、ＡＣ２から送出される。波形ｄの例では、アドレスが（Ａ，Ｃ）、照度が（Ｃ，Ｂ）、パリティ（Ａ）の制御信号が送出された場合を示している。このような制御信号の送出処理は、マイクロプロセッサＭ１の内臓ＲＯＭに書き込まれたプログラムにより実行される。なお、ダイオードＤ１は、電解コンデンサＣ１の電圧で交流波形のゼロクロス点が隠れるのを防止している。
【００７０】
例えば、電源ラインＡＣ１、ＡＣ２に接続されたＬＥＤ照明灯Ｌ１１のアドレスがスイッチＳＷ１１で（Ａ，Ｃ）に設定されていると、ＬＥＤ照明灯制御装置１から送出された制御信号により、ＬＥＤ照明灯Ｌ１１の照度は、（Ｃ，Ｂ）に設定される。ここで、照度の定格出力は、１００％出力が（Ｃ，Ｃ）、７５％出力が（Ｃ，Ｂ）、５０％出力が（Ｃ，Ａ）、２５％出力が（Ｂ，Ｃ）、消灯が（Ａ，Ａ）と決められていた場合、ＬＥＤ照明灯Ｌ１１の照度は、７５％出力に設定される。
【００７１】
次に、図３を用いてＬＥＤ照明灯Ｌの照度を個別に制御する実施形態を説明する。図３の２値化符号検出回路Ａの分圧点Ｐ１の波形は、図２の波形ｂ及び波形ｅになり、閾値機能付非反転バッファー回路ＩＣ３Ａの出力は、波形ｃ及び波形ｆになる。ここで、ダイオードＤ３は、電解コンデンサＣ４の電圧が分圧点Ｐ１に印加されるのを防止するためのダイオードである。
【００７２】
図２の波形ｂ及び波形ｅに記したＳｈＶは、閾値機能付非反転バッファー回路ＩＣ３Ａの閾値電圧である。このバッファー回路ＩＣ３Ａの出力は、２値化符号復号機能を有する回路ＥのマイクロプロセッサＩＣ４の入力ポートである端子９に入力される。この端子９から入力されたパルス列は、このマイクロプロセッサＩＣ４に書き込まれたプログラムで処理され、アドレス情報と照度情報に復号される。
【００７３】
そして、スイッチＳＷで設定されたアドレスと一致すれば、マイクロプロセッサＩＣ４は、照度情報に従って出力ポートである端子７、８、１０を制御する。
例えば、照度情報が（Ａ，Ａ）なら、マイクロプロセッサＩＣ４は、端子１０を「Ｈ」レベルにして照明用ＬＥＤブロックＢを消灯する。また、照度情報が（Ｃ，Ｃ）ならマイクロプロセッサＩＣ４は、端子１０を「Ｌ」レベルにするとともに端子７と端子８を「Ｌ」レベルにし、トランジスタＱ６、Ｑ７を導通状態にして照明用ＬＥＤブロックＢの照度を１００％に設定する。
【００７４】
さらに、照度情報が（Ｃ，Ｂ）ならマイクロプロセッサＩＣ４は、端子１０を「Ｌ」レベルにするとともに、端子７を「Ｈ」レベルにしてトランジスタＱ７を非導通状態にし、端子８を「Ｌ」レベルにしてトランジスタＱ６を導通状態にして照明用ＬＥＤブロックＢの照度を７５％に設定する。
【００７５】
また、照度情報が（Ｃ，Ａ）ならマイクロプロセッサＩＣ４は、端子１０を「Ｌ」レベルにするとともに、端子７を「Ｌ」レベルにしてトランジスタＱ７を導通状態にし、端子８を「Ｈ」レベルにしてトランジスタＱ６を非導通状態にして、照明用ＬＥＤブロックＢの照度を５０％に設定する。また、照度情報が（Ｂ，Ｃ）ならマイクロプロセッサＩＣ４は、端子１０を「Ｌ」レベルにするとともに、端子８と端子７をともに「Ｈ」レベルにしてトランジスタＱ６、Ｑ７を非導通状態にし、照明用ＬＥＤブロックＢの照度を２５％に設定する。
【００７６】
照明用ＬＥＤブロックＢの抵抗Ｒ２２、Ｒ２４、Ｒ２５は、各ＬＥＤブロックの電流バランスを取るための保護抵抗である。トランジスタＱ５と抵抗Ｒ２３は、抵抗Ｒ２２でダイオードＬＤ１１・・・ＬＤ１ｎの電流を検出し、これに比例した電流Ｉｄを２値化符号復号機能を有する回路Ｅの抵抗Ｒ３１に流すための回路である。この電流Ｉｄは、抵抗Ｒ３６により分圧点Ｐ４の電圧として、マイクロプロセッサＩＣ４の端子６に入力される。マイクロプロセッサＩＣ４は、端子６に入力した電圧をＡＤ変換して電流Ｉｄの状態を認識する。
【００７７】
電流監視回路Ｃは、照明用ＬＥＤブロックＢの発光ダイオードＬＤに流れる全電流を監視する回路である。抵抗Ｒ１４≪抵抗Ｒ１５で、抵抗Ｒ１４を流れる電流が照明用ＬＥＤブロックＢに流れる全電流にほぼ等しい。トランジスタＱ１と抵抗Ｒ１４は、抵抗Ｒ１５を流れるベース電流に比例したコレクタ電流Ｉｓを生成するための回路である。これにより、照明用ＬＥＤブロックＢの全電流にほぼ比例した電圧が、抵抗Ｒ２８により分圧点Ｐ３に現れ、スイッチング電源回路Ｄのスイッチング電源用ＩＣ２の端子３に入力される。
【００７８】
抵抗Ｒ１６、コンデンサＣ６でスイッチング電源用ＩＣ２のスイッチング周期が決まり、抵抗Ｒ３０とコンデンサＣ７は、このＩＣ２のノイズ防止用である。スイッチング電源用ＩＣ２は、電圧監視を行う入力端子１の電圧が一定になるように、端子５から出力するパルスのデューティを制御する。これにより、スイッチング用ＦＥＴ Ｑ２のゲートが駆動されて、コンデンサＣ５、インダクタＬ１及びダイオードＤ２によって、スイッチング電源として作動する。
【００７９】
２値化符号回路ＥのトランジスタＱ６、Ｑ７の導通時のコレクタ−エミッタ間の電圧を無視し、抵抗Ｒ２０＋抵抗Ｒ２８＝抵抗Ｒ３４、抵抗Ｒ２０＋抵抗Ｒ２８＝抵抗Ｒ３４／２とすると、前述したようにトランジスタＱ６、Ｑ７のＯＮ／ＯＦＦ選択で、照明用ＬＥＤブロックＢの全電流を１００％、７５％、５０％、２５％に調節することができる。
【００８０】
以上の説明から解かるように、スイッチング電源回路Ｄは、照明用ＬＥＤブロックＢの全電流を監視している定電流電源である。したがって、例えば、照明用ＬＥＤブロックＢの発光ダイオードＬＤ２１系列の発光ダイオード1個が断線すると、他の発光ダイオードＬＤ１１系列と発光ダイオードＬＤ３１系列の電流が５０％増加し、電流Ｉｄが５０％増加する。この変化は、分圧点Ｐ４の電圧変化となり、マイクロプロセッサＩＣ４の端子６に入力される。マイクロプロセッサＩＣ４は、端子６のこのような変化を検出すると、端子１０を「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに移行する。
【００８１】
マイクロプロセッサＩＣ４の端子１０の変化は、スイッチング電源用ＩＣ２の端子１に入力される。これにより、スイッチング電源用ＩＣ２は、端子５を「Ｈ」レベルにホールドして定電流電源を停止し、照明用ＬＥＤブロック内の発光ダイオードＬＤの異常過熱を防止する。発光ダイオードＬＤ３１系列の発光ダイオードが断線した場合でも、発光ダイオードＬＤ２１系列の場合と同様の状態になり異常過熱が防止される。
【００８２】
また、発光ダイオードＬＤ１１系列の発光ダイオードが断線すれば、電流Ｉｄは「０」になり、分圧点Ｐ４はＧＮＤレベルの電位となる。マイクロプロセッサＩＣ４は、端子６のこのような変化を検出すると、同様に端子１０を「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに移行し、これをスイッチング電源用ＩＣ２が検出して定電流電源を停止し、発光ダイオードＬＤの異常過熱を防止する。
【００８３】
以上のＬＥＤ断線検出はＱ５、Ｒ２３、Ｒ３１、Ｒ３６を通じて行っているが、もし、仮にＲ２３のＲ２２との結合点を点線で示した如くＬＤ１１のアノードに接続すると、Ｒ３６の端子電圧はＬＥＤブロックの印加電圧ＶＤにほぼ比例する。従って、いずれかのＬＥＤブロックのＬＥＤが断線すると、ブロックＢの等価抵抗は増加する。また、ブロックＢは定電流駆動されているので、ＶＤが増加し、ＩＣ４−６の電圧が増加し、上記と同様にＬＥＤの断線を検出できる。なお、このときは、Ｒ２３の値は十分大きくしてこの検出回路の消費電力を少なくするのはいうまでもない。
【００８４】
直流電源回路Ｆに流入する電流Ｉｃｃは、スイッチング電源用ＩＣ２、閾値機能付非反転バッファー回路ＩＣ３Ａ、インバータＩＣ４Ａ及びマイクロプロセッサＩＣ４等の制御回路の直流電源とし供給されるが、照明用ＬＥＤブロックＢを通して流入するため、このブロックＢの照明灯に流れる電流でもある。一般にこれら制御回路の電源電圧は５〜１０Ｖであるため、Ｐ２点で示された個所の電圧が１５〜２０Ｖ程度あれば、交流電源の変動や負荷のばらつきに対しても安定した電源電圧を供給できる。
【００８５】
したがって、上記制御回路で消費されるエネルギーロスは、２０Ｖ×Ｉｃｃ程度になる。従来、この種のＬＥＤ照明は、例えば、電解コンデンサＣ４のプラス側（＋）から電流の供給を受けており、１００Ｖ交流電源を想定すると、制御回路によるエネルギーロスは、１４０Ｖ×Ｉｃｃとなる。ＬＥＤ照明灯に用いられる一般の制御回路のＩＣは、電流Ｉｃｃが１０ｍＡ程度なので、本実施形態と従来技術とでは、エネルギーロスはそれぞれ０.２Ｗと１．４Ｗになる。一般の事務所用の蛍光灯タイプのＬＥＤ照明灯の消費電力は、１５Ｗ程度であるので、この消費電力の差は無視できない。
【００８６】
また、ＬＥＤ照明灯Ｌが照度情報（Ａ，Ａ）を受信するか、または照明用ＬＥＤブロックＢの発光ダイオードＬＤの断線を検出したとき、Ｐ２点の電圧は、前記の例では、１４０Ｖ近くまで上昇し、かつ電流Ｉｃｃも増加して直流電源回路Ｆのエネルギーロスが上昇する。これを防止するための回路がトランジスタＱ３、Ｑ４、抵抗Ｒ１７、Ｒ２１、Ｒ１９、Ｒ２９、Ｒ２６及びインバータＩＣ４Ａである。
【００８７】
照明用ＬＥＤブロックＢが点灯しているときは、Ｐ２点の電圧は約２０Ｖ、マイクロプロセッサＩＣ４の端子１０は「Ｌ」レベル、トランジスタＱ３、Ｑ４は導通状態である。また、照明用ＬＥＤブロックＢが消灯しているときは、Ｐ２点の電圧は、約１４０Ｖ、マイクロプロセッサＩＣ４の端子１０は「Ｈ」レベル、トランジスタＱ３、Ｑ４は非導通状態となる。抵抗Ｒ１９の抵抗値を十分高くすることで、Ｐ２点の電圧が約１４０Ｖの時でも電流Ｉｃｃの値を最小限にすることができる。
【００８８】
一般にスイッチング電源用ＩＣ２及びマイクロプロセッサＩＣ４が停止状態（例えば、スリープモード）では、これら制御回路に流れる電流Ｉｃｃは、１／５程度（約２ｍＡ）に低下するので、この場合は抵抗Ｒ１９を約５７ＫΩとするのが妥当である。なお、この場合の消費電力のロスは、約１４０Ｖ×２ｍＡ＝２８０ｍＷとなり、十分に小さくすることが可能となる。
【００８９】
なお、ＬＥＤ消灯時の制御回路の消費電流はＩＣ２、ＩＣ４、ＩＣ３Ａ、ＩＣ４Ａ、の待機電流となるが、これらのＩＣを合理的に選択すれば、待機電流はトータルとして数百ｕＡ程度にすることも可能である。即ち、本発明の回路方式であれば、待機時の消費電力も数十ｍＷ程度になることを期待できる。
【００９０】
以上、本発明によるＬＥＤ照明灯システムの実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の技術的思想を伴う各種変形等は、本発明の範疇に含まれる。具体的には、例えば、ＬＥＤ照明灯制御装置１のマイクロプロセッサＭ１に時計機能とスケジュール機能を付加することで、これに接続された各ＬＥＤ照明灯Ｌの明るさを時間で調節することが可能となる。
【００９１】
また、本実施形態では、ＬＥＤ照明灯Ｌを４台接続した例を示したが、勿論、この数に限定されるものではなく、例えば、１０台以上であっても適用可能である。制御装置（図―１）に光センサを接続し、外部の明るさが所定の明るさ以上の場合には消灯させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明のＬＥＤ照明灯システムの実施形態を示すシステム構成図。
【図２】本実施の形態によるＬＥＤ照明灯システムの動作例を示す２値化符号の説明図。
【図３】図１に示したＬＥＤ照明灯Ｌの回路図。
【符号の説明】
【００９３】
１・・ＬＥＤ照明灯制御装置
Ａ・・２値化符号検出回路
Ｂ・・照明用ＬＥＤブロック
Ｃ・・電流検出回路
Ｄ・・スイッチング電源回路
Ｅ・・２値化符号復号回路
Ｆ・・直流電源回路
Ｌ１１、Ｌ１ｎ、Ｌ２１、Ｌ２ｎ・・ＬＥＤ照明灯
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つ以上のＬＥＤ照明灯と、該照明灯を制御するＬＥＤ照明灯制御装置より構成されるＬＥＤ照明灯システムの制御方法において、
前記ＬＥＤ照明灯制御装置は、所定の制御信号を前記ＬＥＤ照明灯に送信し、
前記ＬＥＤ照明灯は、前記制御装置より受信した前記制御信号の内容に応じて照明の明るさを調整することを特徴とするＬＥＤ照明灯システムの制御方法。
【請求項２】
前記制御信号は、交流電源から供給された電流を予め定められた規則に従って断続させた交流符号であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明灯システムの制御方法。
【請求項３】
前記制御信号は、交流電源を半波長単位で断続制御することで生成され、１波長を基準として、半波長の欠落の違いを第１の値または第２の値に割り当て、欠落が無い波長を第３の値とし、１波長以上の欠落を前記制御信号であることを示すスタートビットとすることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ照明灯システムの制御方法。
【請求項４】
請求項３の制御信号において、制御信号が半波長単位の発生個数の総和を偶数または奇数になるようにパリテイビットを付加することを特徴とした誤り検出方式。
【請求項５】
前記ＬＥＤ照明灯には予めアドレスが設定され、前記ＬＥＤ照明灯制御装置は、該ＬＥＤ照明灯のアドレス情報と照度情報とを含んだ制御信号を送信することで、複数の前記ＬＥＤ照明灯を個別に制御することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明灯システムの制御方法。
【請求項６】
前記ＬＥＤ照明灯制御装置は時計機能を備え、予め設定された時刻で前記ＬＥＤ照明灯の明るさを調整する前記制御信号を送信することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明灯システムの制御方法。
【請求項７】
複数のＬＥＤブロックからなる発光手段と、
受信した制御信号に含まれたアドレス情報を検出するアドレス情報検出手段と、
前記制御信号に含まれた照度情報を検出する照度情報検出手段と、
前記アドレス検出手段が前記アドレス情報の一致を検出すると、前記照度情報検出手段が検出した照度情報に従って前記発光手段の照度を制御する制御手段とを有することを特徴とするＬＥＤ照明灯。
【請求項８】
前記ＬＥＤ照明灯において、前記複数のＬＥＤブロックに流れる電流の総和を監視する手段と単独のＬＥＤブロックに流れる電流を監視する手段と、これら２個の電流を比較する手段により前記ＬＥＤブロックの発光ダイオードの断線を検出する断線検出手段を有することを特徴とする請求項７に記載のＬＥＤ照明灯。
【請求項９】
前記複数のＬＥＤブロックを並列接続して定電流駆動する方式において、ＬＥＤブロック電圧を監視する回路を有し、該電圧によりＬＥＤブロックの断線を検出する方式。
【請求項１０】
前記ＬＥＤブロックに電流を供給する定電流駆動回路を有し、該定電流駆動回路は、前記複数ＬＥＤブロックに流れる電流の総和に応じて電圧値が変わる電圧分圧回路と、該電圧分圧回路の電圧が一定になるように前記ＬＥＤブロックに供給される総電流を調整する電流調整回路とを備えたことを特徴とする請求項７に記載のＬＥＤ照明灯。
【請求項１１】
前記複数ＬＥＤブロックに流れる電流の総和を検出する前記電圧分圧回路に並列に分流回路を付加し、前記照度情報に応じて該分流回路に分流される電流を調整して、前記複数ＬＥＤブロックの総電流を調整することにより、照度を調整することを特徴とした請求項７に記載のＬＥＤ照明灯。
【請求項１２】
前記複数のＬＥＤブロック内の単独ＬＥＤブロックに流れる電流に応じて電圧値が変わる電圧分圧回路を有し、該分圧電圧が所定以上変化したときに前記定電流駆動回路の動作を停止させて、全ＬＥＤブロックへの電流供給を停止させることを特徴とした請求項７に記載のＬＥＤ照明灯。
【請求項１３】
定電流駆動されたＬＥＤブロックの電圧降下を計測し、ＬＥＤブロック内の任意の個々のＬＥＤの断線を検出することを特徴とした請求項７に記載のＬＥＤ照明灯。
【請求項１４】
請求項８又は９によりＬＥＤの断線を検出したとき、請求項１１に記載の分流電流を増加することにより、全ＬＥＤブロックへの電流を低下させることを特徴とした請求項７に記載のＬＥＤ照明灯。
【請求項１５】
請求項７に記載のＬＥＤ照明灯において、ＬＥＤブロックの電流流出端子に制御回路の直流電源回路の入力端子を接続することを特徴とした電源供給方式。
【請求項１６】
前記アドレス情報と照度情報を解読する機能と単独ＬＥＤブロックに流れる電流の前記電圧分圧回路の電圧を計測する機能を有し、予め組み込まれたプログラムにしたがって、照度情報に応じた２値出力を出すポートと請求項８又は９に示した方法でＬＥＤの断線を検出してＬＥＤブロックの電流を制御するためのマイクロプロセッサーを持つことを特徴とした請求項７に記載したＬＥＤ照明灯。
【請求項１７】
少なくとも１つ以上のＬＥＤ照明灯と接続され、該照明灯の照度制御を行うＬＥＤ照明灯制御装置において、
前記ＬＥＤ照明灯を特定するアドレス情報を生成するアドレス情報生成手段と、
前記アドレス情報生成手段で特定された前記ＬＥＤ照明灯の照度情報を生成する照度情報生成手段と、
前記アドレス情報及び前記照度情報を制御信号として前記ＬＥＤ照明灯に送信する送信手段とを有することを特徴とするＬＥＤ照明灯制御装置。
【請求項１】
少なくとも１つ以上のＬＥＤ照明灯と、該照明灯を制御するＬＥＤ照明灯制御装置より構成されるＬＥＤ照明灯システムの制御方法において、
前記ＬＥＤ照明灯制御装置は、所定の制御信号を前記ＬＥＤ照明灯に送信し、
前記ＬＥＤ照明灯は、前記制御装置より受信した前記制御信号の内容に応じて照明の明るさを調整することを特徴とするＬＥＤ照明灯システムの制御方法。
【請求項２】
前記制御信号は、交流電源から供給された電流を予め定められた規則に従って断続させた交流符号であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明灯システムの制御方法。
【請求項３】
前記制御信号は、交流電源を半波長単位で断続制御することで生成され、１波長を基準として、半波長の欠落の違いを第１の値または第２の値に割り当て、欠落が無い波長を第３の値とし、１波長以上の欠落を前記制御信号であることを示すスタートビットとすることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ照明灯システムの制御方法。
【請求項４】
請求項３の制御信号において、制御信号が半波長単位の発生個数の総和を偶数または奇数になるようにパリテイビットを付加することを特徴とした誤り検出方式。
【請求項５】
前記ＬＥＤ照明灯には予めアドレスが設定され、前記ＬＥＤ照明灯制御装置は、該ＬＥＤ照明灯のアドレス情報と照度情報とを含んだ制御信号を送信することで、複数の前記ＬＥＤ照明灯を個別に制御することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明灯システムの制御方法。
【請求項６】
前記ＬＥＤ照明灯制御装置は時計機能を備え、予め設定された時刻で前記ＬＥＤ照明灯の明るさを調整する前記制御信号を送信することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明灯システムの制御方法。
【請求項７】
複数のＬＥＤブロックからなる発光手段と、
受信した制御信号に含まれたアドレス情報を検出するアドレス情報検出手段と、
前記制御信号に含まれた照度情報を検出する照度情報検出手段と、
前記アドレス検出手段が前記アドレス情報の一致を検出すると、前記照度情報検出手段が検出した照度情報に従って前記発光手段の照度を制御する制御手段とを有することを特徴とするＬＥＤ照明灯。
【請求項８】
前記ＬＥＤ照明灯において、前記複数のＬＥＤブロックに流れる電流の総和を監視する手段と単独のＬＥＤブロックに流れる電流を監視する手段と、これら２個の電流を比較する手段により前記ＬＥＤブロックの発光ダイオードの断線を検出する断線検出手段を有することを特徴とする請求項７に記載のＬＥＤ照明灯。
【請求項９】
前記複数のＬＥＤブロックを並列接続して定電流駆動する方式において、ＬＥＤブロック電圧を監視する回路を有し、該電圧によりＬＥＤブロックの断線を検出する方式。
【請求項１０】
前記ＬＥＤブロックに電流を供給する定電流駆動回路を有し、該定電流駆動回路は、前記複数ＬＥＤブロックに流れる電流の総和に応じて電圧値が変わる電圧分圧回路と、該電圧分圧回路の電圧が一定になるように前記ＬＥＤブロックに供給される総電流を調整する電流調整回路とを備えたことを特徴とする請求項７に記載のＬＥＤ照明灯。
【請求項１１】
前記複数ＬＥＤブロックに流れる電流の総和を検出する前記電圧分圧回路に並列に分流回路を付加し、前記照度情報に応じて該分流回路に分流される電流を調整して、前記複数ＬＥＤブロックの総電流を調整することにより、照度を調整することを特徴とした請求項７に記載のＬＥＤ照明灯。
【請求項１２】
前記複数のＬＥＤブロック内の単独ＬＥＤブロックに流れる電流に応じて電圧値が変わる電圧分圧回路を有し、該分圧電圧が所定以上変化したときに前記定電流駆動回路の動作を停止させて、全ＬＥＤブロックへの電流供給を停止させることを特徴とした請求項７に記載のＬＥＤ照明灯。
【請求項１３】
定電流駆動されたＬＥＤブロックの電圧降下を計測し、ＬＥＤブロック内の任意の個々のＬＥＤの断線を検出することを特徴とした請求項７に記載のＬＥＤ照明灯。
【請求項１４】
請求項８又は９によりＬＥＤの断線を検出したとき、請求項１１に記載の分流電流を増加することにより、全ＬＥＤブロックへの電流を低下させることを特徴とした請求項７に記載のＬＥＤ照明灯。
【請求項１５】
請求項７に記載のＬＥＤ照明灯において、ＬＥＤブロックの電流流出端子に制御回路の直流電源回路の入力端子を接続することを特徴とした電源供給方式。
【請求項１６】
前記アドレス情報と照度情報を解読する機能と単独ＬＥＤブロックに流れる電流の前記電圧分圧回路の電圧を計測する機能を有し、予め組み込まれたプログラムにしたがって、照度情報に応じた２値出力を出すポートと請求項８又は９に示した方法でＬＥＤの断線を検出してＬＥＤブロックの電流を制御するためのマイクロプロセッサーを持つことを特徴とした請求項７に記載したＬＥＤ照明灯。
【請求項１７】
少なくとも１つ以上のＬＥＤ照明灯と接続され、該照明灯の照度制御を行うＬＥＤ照明灯制御装置において、
前記ＬＥＤ照明灯を特定するアドレス情報を生成するアドレス情報生成手段と、
前記アドレス情報生成手段で特定された前記ＬＥＤ照明灯の照度情報を生成する照度情報生成手段と、
前記アドレス情報及び前記照度情報を制御信号として前記ＬＥＤ照明灯に送信する送信手段とを有することを特徴とするＬＥＤ照明灯制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−７９５４６（Ｐ２０１２−７９５４６Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２３７２６（Ｐ２０１０−２２３７２６）
【出願日】平成２２年１０月１日（２０１０．１０．１）
【出願人】（５１０１８７８０８）株式会社ＫＡＫＵＤＡＩ (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１日（２０１０．１０．１）
【出願人】（５１０１８７８０８）株式会社ＫＡＫＵＤＡＩ (3)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]