特開 2021-121998 ＰＷＭ変換回路、ＰＷＭ変換方法及びＬＥＤ調光システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-121998(P2021-121998A)

(43)【公開日】2021年8月26日

(54)【発明の名称】ＰＷＭ変換回路、ＰＷＭ変換方法及びＬＥＤ調光システム

(51)【国際特許分類】

   H05B 45/00 20200101AFI20210730BHJP

   H05B 47/00 20200101ALI20210730BHJP

【ＦＩ】

   H05B37/02 J

   H05B37/02 G

【審査請求】有

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2020-14818(P2020-14818)

(22)【出願日】2020年1月31日

(71)【出願人】

【識別番号】000249263

【氏名又は名称】株式会社大野技術研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100101834

【弁理士】

【氏名又は名称】和泉 順一

(72)【発明者】

【氏名】諸橋 久雄

(72)【発明者】

【氏名】千田 真也

(72)【発明者】

【氏名】田苗 明

【テーマコード（参考）】

3K273

【Ｆターム（参考）】

3K273AA10

3K273BA08

3K273BA09

3K273BA30

3K273CA02

3K273DA09

3K273FA03

3K273FA04

3K273FA14

3K273FA23

3K273FA26

3K273FA30

3K273FA31

3K273FA41

3K273GA03

3K273GA05

3K273GA12

3K273GA15

3K273GA25

(57)【要約】

【課題】位相制御式調光部からの位相制御出力をＰＷＭ制御出力に安定的に変換可能なＰＷＭ変換回路、ＰＷＭ変換方法及びＬＥＤ調光システムを提供する。
【解決手段】位相制御式調光部２からの位相制御出力が入力され、この入力される位相制御出力をＰＷＭ制御出力に変換するＰＷＭ変換回路３であって、前記位相制御出力に対応して直流のパルス状波形を生成するパルス状波形生成部３０と、前記パルス状波形の有無を、一定の単位カウント時間に亘って計測サンプリング信号によってカウントして計測する計測部を有し、前記計測部の計測結果に基づき、計測結果に対応したパルス幅のＰＷＭ制御信号を出力する制御処理手段６と、を具備する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

位相制御式調光部からの位相制御出力が入力され、この入力される位相制御出力をＰＷＭ制御出力に変換するＰＷＭ変換回路であって、
前記位相制御出力に対応して直流のパルス状波形を生成するパルス状波形生成部と、
前記パルス状波形の有無を、一定の単位カウント時間に亘って計測サンプリング信号によってカウントして計測する計測部を有し、前記計測部の計測結果に基づき、計測結果に対応したパルス幅のＰＷＭ制御信号を出力する制御処理手段と、
を具備することを特徴とするＰＷＭ変換回路。

【請求項2】

前記一定の単位カウント時間に亘って計測サンプリング信号によってカウントする計測は、繰り返し実行されることを特徴とする請求項１に記載のＰＷＭ変換回路。

【請求項3】

前記一定の単位カウント時間は、一部が重複して設定されることを特徴とする請求項２に記載のＰＷＭ変換回路。

【請求項4】

前記計測による計測結果に対応したパルス幅のＰＷＭ制御信号における出力の更新は、ＰＷＭ制御信号のパルス幅の変化を緩和して補間することにより実行されることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のＰＷＭ変換回路。

【請求項5】

前記一定の単位カウント時間は、４０ｍｓ（ミリ秒）〜２ｓ（秒）であり、前記計測サンプリング信号の出力間隔は１μｓ（マイクロ秒）〜２ｍｓ（ミリ秒）であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のＰＷＭ変換回路。

【請求項6】

前記制御処理手段から出力されるＰＷＭ制御信号は、正論理と負論理とに切換え可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のＰＷＭ変換回路。

【請求項7】

前記制御処理手段から出力されるＰＷＭ制御信号は、リニア出力と対数的出力とに切換え可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のＰＷＭ変換回路。

【請求項8】

前記制御処理手段から出力されるＰＷＭ制御信号は、複数チャンネルとして構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のＰＷＭ変換回路。

【請求項9】

位相制御出力を出力する位相制御式調光部と、
前記位相制御式調光部に接続される請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載のＰＷＭ変換回路と、
前記ＰＷＭ変換回路に接続されるＬＥＤ照明器具と、
を具備することを特徴とするＬＥＤ調光システム。

【請求項10】

前記位相制御式調光器の調光用の操作部を操作して、最大位相出力としたときの前記計測サンプリング信号によるカウントの値と、最小位相出力としたときの前記計測サンプリング信号によるカウントの値とを前記制御処理手段に記憶させることを特徴とする請求項９に記載のＬＥＤ調光システム。

【請求項11】

位相制御式調光部からの位相制御出力が入力され、この入力される位相制御出力をＰＷＭ制御出力に変換するＰＷＭ変換回路を備え、
前記位相制御出力に対応して直流のパルス状波形を生成するステップと、
前記パルス状波形の有無を、一定の単位カウント時間に亘って計測サンプリング信号によって繰り返しカウントして計測するステップと、
前記計測結果に基づき、計測結果に対応したパルス幅のＰＷＭ制御信号を繰り返し出力するステップと、を含み、
前記ＰＷＭ制御信号を繰り返し出力するステップにおける当該ステップ間には、前記ＰＷＭ制御信号のパルス幅の変化を緩和して補間するステップが設けられることを特徴とするＰＷＭ変換方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、位相制御式調光部からの位相制御出力をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御出力に変換するＰＷＭ変換回路、ＰＷＭ変換方法及びＬＥＤ（Light Emitting Diode）調光システムに関する。

【背景技術】

【0002】

照明の調光分野では、交流電圧を位相制御方式によって白熱電球やハロゲン電球などに印可して調光する位相制御式調光器が広く普及している。

【0003】

一方、近年のＬＥＤの高出力化に伴って、また省電力及び長寿命であるＬＥＤを光源として用いた屋内又は屋外で使用される照明器具が開発され普及してきている。ＬＥＤは、直流点灯の半導体のため、交流で直接点灯させることができず、位相制御式調光器を用いて調光点灯させることは困難である。
そこで、光源としてのＬＥＤを容易に調光制御するために、ＬＥＤにＰＷＭ制御電力を供給して調光する方式が広く採用されている。

【0004】

ところで、例えば、既設の位相制御式調光器で調光していた白熱電球やハロゲン電球をＬＥＤの光源に置き換える場合は、新たにＰＷＭ信号方式の調光器に交換するなど、工事の手間と費用を要するという問題がある。

【0005】

上記のような状況下において、本出願人は、位相制御信号をＰＷＭ信号に変換する位相制御信号・ＰＷＭ変換器を提案した（特許文献１参照）。この特許文献１に示されたものは、入力された電圧計測を、過去４つの期間を相加平均した相加平均値からＰＷＭ信号を出力し、位相制御信号の位相のずれやノイズの影響でＰＷＭ信号が不安定になることを抑制し、ＬＥＤから出射される光のちらつきを防止しようとするものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１７−２２０４３８号公報

【特許文献2】特開２０１２−１９５３０７号公報

【特許文献3】特開２０１７−７６５２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１には、相加平均値を用いることが示されてはいるものの、ＰＷＭ信号が不安定になることを抑制するための具体的な方法が開示されていない。

【0008】

本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、位相制御式調光部からの位相制御出力をＰＷＭ制御出力に安定的に変換可能なＰＷＭ変換回路、ＰＷＭ変換方法及びＬＥＤ調光システム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】

【0009】

本発明の実施形態によるＰＷＭ変換回路は、位相制御式調光部からの位相制御出力が入力され、この入力される位相制御出力をＰＷＭ制御出力に変換するＰＷＭ変換回路であって、前記位相制御出力に対応して直流のパルス状波形を生成するパルス状波形生成部と、前記パルス状波形の有無を、一定の単位カウント時間に亘って計測サンプリング信号によってカウントして計測する計測部を有し、前記計測部の計測結果に基づき、計測結果に対応したパルス幅のＰＷＭ制御信号を出力する制御処理手段と、を具備する。
「出力」という場合は、情報を伝達する信号レベルの出力や駆動電力レベルの出力が含まれる。出力の意味が格別限定的に解釈されるものではない。

【0010】

本発明の実施形態によるＬＥＤ調光システムは、位相制御出力を出力する位相制御式調光部と、前記位相制御式調光部に接続されるＰＷＭ変換回路と、前記ＰＷＭ変換回路に接続されるＬＥＤ照明器具と、を具備する。

【0011】

また、本発明の実施形態によるＰＷＭ変換方法は、位相制御式調光部からの位相制御出力が入力され、この入力される位相制御出力をＰＷＭ制御出力に変換するＰＷＭ変換回路を備え、前記位相制御出力に対応して直流のパルス状波形を生成するステップと、前記パルス状波形の有無を、一定の単位カウント時間に亘って計測サンプリング信号によって繰り返しカウントして計測するステップと、前記計測結果に基づき、計測結果に対応したパルス幅のＰＷＭ制御信号を繰り返し出力するステップと、を含み、前記ＰＷＭ制御信号を繰り返し出力するステップにおける当該ステップ間には、前記ＰＷＭ制御信号のパルス幅の変化を緩和して補間するステップが設けられることを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明の実施形態によれば、位相制御式調光部からの位相制御出力をＰＷＭ制御出力に安定的に変換可能なＰＷＭ変換回路、ＰＷＭ変換方法及びＬＥＤ調光システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤ調光システムを示すブロック構成図である。

【図2】位相制御された波形からＰＷＭ制御信号に変換される過程を示すタイミングチャートである。

【図3】計測値（カウント値）とＰＷＭ制御信号のデューティー比（調光比）との関係を示すグラフである。

【図4】計測動作を示すフローチャートである。

【図5】位相制御出力にノイズやばたつきが生じた場合のＰＷＭ制御信号の生成状態を説明するタイミングチャートである。

【図6】計測値（カウント値）とＰＷＭ制御信号のデューティー比（調光比）との関係を示すグラフである。

【図7】ＰＷＭ制御信号の補間方法を示す説明図である。

【図8】出力範囲の異なる複数種の位相制御式調光器における計測値（カウント値）とＰＷＭ制御信号のデューティー比（調光比）との関係を示すグラフである。

【図9】ＰＷＭ制御信号の生成方法の別の例を示すタイミングチャートである。

【図10】本発明の第２の実施形態（実施例１）に係るＬＥＤ調光システムを示すブロック構成図である。

【図11】同第２の実施形態（実施例２）に係るＬＥＤ調光システムを示すブロック構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の第１の実施形態に係るＰＷＭ変換回路、ＰＷＭ変換方法及びＬＥＤ調光システムについて図１乃至図９を参照して説明する。本実施形態のＰＷＭ変換回路は、位相制御式調光部からの位相制御信号をＰＷＭ制御信号に変換して、照明手段（ＬＥＤ照明器具）にＰＷＭ制御電力を供給し、照明手段を調光制御するものである。

【0015】

図１は、ＬＥＤ調光システムを示すブロック構成図である。図１に示すように、ＬＥＤ調光システム１は、位相制御式調光部としての位相制御式調光器２と、ＰＷＭ変換回路としてのＰＷＭ変換器３と、光源をＬＥＤとする照明手段としてのＬＥＤ照明器具４と、直流電源ユニット５とを備えている。

【0016】

位相制御式調光器２は、市販の位相制御方式による既設の調光器であり、商用交流電源ＡＣに接続され、交流電圧の導通角を可変して位相制御出力によって白熱電球やハロゲン電球を調光するものである。位相制御式調光器２は、前面側が略矩形状の本体を備え、壁面に埋め込まれて取付けられる壁埋込形であり、その前面側には、調光用の操作部として回動操作摘み２１、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ２２や表示ランプ２３が設けられている。回動操作摘み２１を回動操作することにより調光度を調節することができる。

【0017】

なお、調光用の回動操作摘み２１はスライド式であってもよい。格別操作方式が限定されるものではない。また、位相制御式調光器２は、逆位相式のものであってもよい。

【0018】

ＰＷＭ変換器３は、ボックス形の本体を有し、その本体内には絶縁降圧部３１と、整流部３２と、ノイズ除去部３３と、制御処理手段６と、駆動回路部３４とが設けられている。

【0019】

絶縁降圧部３１は、絶縁トランスであり、商用交流電源ＡＣからの入力電圧を例えば５Ｖ程度の電圧に降下させる。これにより、ＰＷＭ変換器３内部での信号の取扱いを平易にすることができ、また、絶縁することで電気的な安全性を確保できる。

【0020】

絶縁降圧部３１には整流部３２が接続されている。整流部３２は、ブリッジダイオードから構成された全波整流回路であり、絶縁降圧部３１からの交流の入力信号を直流に整流する。

【0021】

整流部３２にはノイズ除去部３３が接続されている。ノイズ除去部３３は、具体的には発光ダイオードとフォトトランジスタとからなるフォトカプラである。整流部３２から直流に整流された信号はノイズ除去部３３に入力される。整流部３２からの入力信号は、ノイズ成分や波形の乱れを含んでいる場合があり、そのまま計測を行うとノイズ成分などを計測対象の信号と誤判定し、動作異常を生じることがある。このため、フォトカプラを駆動できない微細なノイズ成分を除去するとともに、波形を安定化させる。

【0022】

このような絶縁降圧部３１、整流部３２及びノイズ除去部３３によって、直流のパルス状波形を生成するパルス状波形生成部３０が構成されている。なお、パルス状波形生成部３０は、位相制御式調光器３からの位相制御出力に対応した出力波形を生成するものであり、格別パルス状波形生成部３０を構成する要素が限定されるものではない。

【0023】

ノイズ除去部３３には、制御処理手段６が接続されている。制御処理手段６には、全体の制御をソフトウェアにより実行するマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」という）が用いられている。

【0024】

制御処理手段６であるマイコンは、概略的には、演算部、処理部、判定部、制御部及びカウント部を有するＣＰＵ６１と、記憶手段であるＲＯＭ６２及びＲＡＭ６３と、入出力制御手段とから構成されている。マイコンは、位相制御出力に対応するノイズ除去部３３からの入力信号を演算処理してＰＷＭ制御信号に変換し駆動回路部３４へ出力する。

【0025】

制御処理手段６の入出力制御手段には、駆動回路部３４、設定変更部６４、判別スイッチ６５や選択スイッチ６６が接続されている。設定変更部６４は、ジャンパー線を備えていて、その接続を切換えることにより、ＬＥＤ照明器具４のＬＥＤの特性に応じてＰＷＭ制御信号にガンマ補正の処理を行ったり、ＰＷＭ制御信号をリニア出力と対数的出力に選択的に切換えたりすることができる。判別スイッチ６５は、その操作によりＬＥＤ照明器具４のタイプに応じてＰＷＭ制御信号を正論理と負論理に切換えることができる。

【0026】

選択スイッチ６６は、詳細を後述するように、適用する位相制御式調光器２によってその出力範囲が異なることから、位相制御式調光器２の出力範囲とＰＷＭ変換器３側の出力との整合性を図るために用いられる。

【0027】

駆動回路部３４は、電力増幅の機能を有し、直流電源ユニット５から直流出力を受けるとともに制御処理手段６から出力されるＰＷＭ制御信号が入力されて、このＰＷＭ制御信号に応じてＬＥＤ照明器具４のＬＥＤを点灯制御する。駆動回路部３４は、ＦＥＴ等のスイッチング素子を有し、ＰＷＭ制御信号の入力に応じてスイッチング素子がＯＮ／ＯＦＦし、駆動回路部３４からＬＥＤに流れる電流の導通時間比（デューティー比）を制御して調光する。なお、本実施形態では、ＰＷＭ制御信号による制御によって１００％点灯から約０％までにおいて４０９５諧調の調光が可能となっている。なお、諧調は適宜選択することができる。

【0028】

以上のようなＰＷＭ変換器３は、負荷インターフェイスユニット７を介して位相制御式調光器２に接続されている。負荷インターフェイスユニット７は、負荷装置を備えている。負荷装置は例えば、ＰＷＭ変換器３に並列に接続されるブリーダ抵抗である。位相制御式調光器２によっては、ＰＷＭ変換器３が十分な容量を有していないために正常に動作しない場合がある。このため適切な抵抗値の負荷装置を介在させている。なお、ブリーダ抵抗は、複数接続して調整するようにしてもよい。

【0029】

また、ＰＷＭ変換器３の出力側には、ＬＥＤ照明器具４が接続されている。ＬＥＤ照明器具４は、例えば居室内に設置される照明器具である。光源として基板に実装された複数のＬＥＤ４１を有していて、ＰＷＭ制御により点灯制御されるＬＥＤ４１から出射される光によって、居室内に光を照射するものである。ＬＥＤ４１は、発光色が電球色、昼白色や昼光色等の白色系のＬＥＤが用いられている。また、ＬＥＤは、表面実装型（ＳＭＤ）のＬＥＤパッケージが用いられているが、基板にＬＥＤを直接的に実装するＣＯＢ（chip on board）型のものを用いてもよく、実装方式が格別限定されるものではない。なお、ＬＥＤ４１は、発光色が白色系のものに限らず、赤色、緑色や青色に発光するものを用いることができる。
直流電源ユニット５は、例えば、商用交流電源を受けて直流出力を生成するものであり、駆動回路部３４を通じてＬＥＤ照明器具４へ電力を供給する。

【0030】

次に、ＬＥＤ調光システムの動作について図２乃至図９を参照して説明する。図２乃至図５は、ＰＷＭ制御信号の生成方法を示し、図６及び図７は、ＰＷＭ制御信号の補間方法を示し、図８は、出力範囲の異なる位相制御式調光器の例を示している。また、図９は、ＰＷＭ制御信号の生成方法における別の例を示している。なお、ＬＥＤ調光システム１の動作は、主として制御処理手段６のソフトウェアによって実行される。

【0031】

ＬＥＤ調光システム１は、位相制御式調光器２からの位相制御信号をＰＷＭ変換器３でＰＷＭ制御信号に変換し、ＬＥＤ照明器具４にＰＷＭ制御電力を供給して、ＬＥＤ照明器具４を点灯制御する。
（ＰＷＭ制御信号の生成方法）

【0032】

ＰＷＭ制御信号の基本的な生成方法について説明する。図２は、位相制御された波形からＰＷＭ制御信号に変換される過程を示すタイミングチャートであり、図３は、計測値（カウント値）とＰＷＭ制御信号のデューティー比（調光比）との関係を示すグラフであり、図４は、計測動作を示すフローチャートである。

【0033】

図２において、図２（ａ）は、位相制御式調光器２から送信された位相制御入力が絶縁降圧部３１の絶縁トランスによって降圧された後の出力波形であり、位相制御された交流波形である。例えば、調光操作に伴って導通角が変化して調光度が５０％、６０％、７０％と変更されている状態を示している。
図２（ｂ）は、整流部３２のブリッジダイオードによって整流された後の直流の出力波形を示している。

【0034】

図２（ｃ）は、整流後の出力波形がイズ除去部３３のフォトカプラに入力する入力波形の状態を示している。フォトカプラには動作電圧が設定されていて、フォトカプラを駆動できない低電圧部分をカットして微細なノイズ成分の影響を除去し、フォトカプラの出力波形を図２（ｄ）に示すような直流のパルス状波形として波形を安定化させている。

【0035】

本実施形態では、位相制御式調光器３からの位相制御出力に対応した図２（ｄ）に示す出力波形の有無を計測する。具体的には、この出力波形が出力されているＯＮ（Hight）の状態をＯＮ／ＯＦＦ計測サンプリング信号によって計測する。計測サンプリング信号は、１０μｓ（マイクロ秒）毎の間隔で出力される信号であり、当該出力波形のＯＮ状態を計測サンプリング信号によってカウントする。つまり、当該出力波形のＯＮ状態の期間において、いくつの計測サンプリング信号が出力されているかによってカウントする。計測方法を図に従い以下に詳細に説明する。
＜移動累計１の算出＞

【0036】

（１）最初の調光度が５０％の場合において、５０ｍｓ（ミリ秒）間で計測サンプリング信号は、５０００サンプル（5000回）出力されている。この５０ｍｓ間において、前記出力波形のＯＮ状態の期間では２４００サンプルの計測サンプリング信号が出力されており、２４００カウントと算出する（カウント(1)）。なお、開始時点の位相制御式調光器２の調光度によるカウント値は２４００カウントとしている。

【0037】

（２）次の調光度が６０％の場合において、５０ｍｓ間での前記出力波形のＯＮ状態の期間では２９００サンプルの計測サンプリング信号が出力されており、２９００カウントと算出する（カウント(2)）。

【0038】

（３）カウント(2)が終了すると、カウント(1)及びカウント(2)の１００ｍｓの期間（「単位カウント時間」）における１００００サンプル（10000回）のカウント値を合計し、５３００カウントと算出し移動累計を決定する（移動累計１）。
（４）この移動累計１の５３００カウントに対応した調光度のデューティー比によるパルス幅のＰＷＭ制御信号が制御処理手段６から出力される。
＜移動累計２の算出＞

【0039】

（１）調光度が７０％の場合において、５０ｍｓ間での前記出力波形のＯＮ状態の期間では３４００サンプルの計測サンプリング信号が出力されており、３４００カウントと算出する（カウント(3)）。

【0040】

（２）カウント(3)が終了すると、直前の５０ｍｓ間のカウント(2)及びカウント(3)の１００ｍｓの期間（「単位カウント時間」）における１００００サンプル（10000回）のカウント値を合計し、６３００カウントと算出し移動累計を決定する（移動累計２）。
（３）そして移動累計の６３００カウントに対応した調光度のデューティー比によるパルス幅のＰＷＭ制御信号が制御処理手段６から出力される。
＜移動累計３の算出＞

【0041】

前述と同様に、カウント(3)及びカウント(4)の１００ｍｓの期間（「単位カウント時間」）における１００００サンプル（10000回）のカウント値を合計し、７１５０カウントと算出し移動累計を決定し（移動累計３）、移動累計の７１５０カウントに対応した調光度のデューティー比によるパルス幅のＰＷＭ制御信号を制御処理手段６から出力する。以降同様な計測動作を繰り返し実行する。

【0042】

以上のようなＰＷＭ制御信号の生成のための計測方法は、制御処理手段６の計測部としてのカウント部において、パルス状波形の有無を、一定の単位カウント時間に亘って計測サンプリング信号によってカウントして計測し、カウント部のカウント結果に基づき、カウント結果に対応した調光度のデューティー比によるパルス幅のＰＷＭ制御信号を出力する。

【0043】

したがって、ＬＥＤ調光システム１は、位相制御式調光器２の回動操作摘み２１を回動操作することにより調光度が調節された位相制御式調光器２からの位相制御信号を、ＰＷＭ変換器３でＰＷＭ制御信号に変換し、ＬＥＤ照明器具４にＰＷＭ制御電力を供給して、ＬＥＤ照明器具４を点灯制御する。よって、ＬＥＤ照明器具４をノイズ等の影響を軽減して精度よく調光し点灯制御することができる。

【0044】

また、単位カウント時間は、一部（１／２）が重複して設定されている。具体的には、例えば、移動累計２の算出にあっては、移動累計１の算出におけるカウント(2)の期間が重複して設定されて、そのカウント値が算出情報として重複して用いられている。このように単位カウント時間が重複していることにより、移動累計１のカウント値と移動累計２のカウント値との変化の度合いを緩和することができ、ＬＥＤ照明器具４の点灯のちらつき感を抑制することができる。

【0045】

なお、本実施形態では、移動累計を算出するベースとなる期間（１００ｍｓ）を「単位カウント時間」としており、計測動作は繰り返し行われることから、この単位カウント時間は繰り返し複数設定されることとなる。

【0046】

次に、移動累計のカウント値とＰＷＭ制御信号の出力との関係について図３を参照して説明する。図３は、計測サンプリング信号の０〜１００００サンプルをＰＷＭ制御信号の出力０〜１００％に割り振ったグラフである。横軸は出力波形のＯＮ状態のカウント値を示し、縦軸はＰＷＭ制御信号の出力（デューティー比）を示している。

【0047】

制御処理手段６は、このような移動累計のカウント値とＰＷＭ制御信号の出力との関係についてのデータテーブル有している。したがって、移動累計１のカウント値が５３００カウントでは、デューティー比が５３％のパルス幅のＰＷＭ制御信号が制御処理手段６から出力され、移動累計２のカウント値が６３００カウントでは、デューティー比が６３％のパルス幅のＰＷＭ制御信号が制御処理手段６から出力され、移動累計３のカウント値が７１５０カウントでは、デューティー比が７１．５％のパルス幅のＰＷＭ制御信号が制御処理手段６から出力される。

【0048】

なお、例えば、移動累計１のデューティー比が５３％のパルス幅のＰＷＭ制御信号によるＬＥＤ４１の点灯から、移動累計２のデューティー比が６３％のパルス幅のＰＷＭ制御信号によるＬＥＤ４１の点灯への変更は、光の明るさの急激な変化となり、ちらつき感を生じる可能性がある。本実施形態では、このような不都合を解消するため、後述するように移動累計１による出力から移動累計２による出力へ更新して移行する際に、ＰＷＭ制御信号の変化を緩和して補間する補間期間が設定されるようになっている。

【0049】

次に、図４を参照してＰＷＭ制御信号の生成方法の流れの概要について説明する。なお、実施形態のＰＷＭ制御信号を生成できれば、各処理ステップの内容や順序の変更を許容するものである。

【0050】

ＬＥＤ調光システム１の起動が開始されると、計測サンプリング信号が１０μｓ毎の間隔で出力される（ステップＳ１）。次いでフォトカプラから出力されるパルス状波形の有無、すなわち、ＯＮか否かが判断される（ステップＳ２）。パルス状波形がＯＮの場合には、計測サンプリング信号がカウントされ（ステップＳ３）、５０ｍｓ間での計測サンプリング信号が５０００サンプル出力されたか否かが判断される（ステップＳ４）。一方、ステップＳ２でパルス状波形がＯＮではないＯＦＦの場合には、ステップＳ３のカウントを行わずステップＳ４の判断が行われる。

【0051】

ステップＳ４で計測サンプリング信号が５０００サンプル出力されている場合には、１回目としてのカウント(1)か否かを判断し（ステップＳ５）、カウント(1)のときはカウント(1)のカウント値を記憶手段に記憶する（ステップＳ６）。

【0052】

また、ステップＳ５で１回目としてのカウント(1)ではない場合には、２回目としてのカウント(2)か否かが判断され（ステップＳ７）、カウント(2)のときはカウント(2)のカウント値を記憶手段に記憶する（ステップＳ８）。次に、カウント(1)のカウント値にカウント(2)のカウント値を加算（カウント(1)値＋カウント(2)値）し、移動累計１を算出する（ステップＳ９）。続いて、移動累計１を決定し（ステップＳ１０）、移動累計１に対応したＰＷＭ制御信号を出力する（ステップＳ１１）。

【0053】

同様に、ステップＳ７で２回目としてのカウント(2)ではない場合には、３回目としてのカウント(3)か否かが判断され（ステップＳ１２）、カウント(3)のときはカウント(3)のカウント値を記憶手段に記憶する（ステップＳ１３）。カウント(2)のカウント値にカウント(3)のカウント値を加算（カウント(2)値＋カウント(3)値）し、移動累計２を算出する（ステップＳ１４）。移動累計２を決定し（ステップＳ１５）、移動累計２に対応したＰＷＭ制御信号を出力する（ステップＳ１６）。以降は、同様なステップが繰り返し実行される。

【0054】

次に、図５を参照して位相制御出力にノイズやばたつきが生じた場合の模式的なＰＷＭ制御信号の生成状態について説明する。図５は、図２に相当するタイミングチャートであり、図２と重複する説明は省略する。

【0055】

図５(a)に示すように位相制御された出力の交流波形は、例えば、導通角が変化して出力としての調光度が５０％、４８％、５２％、４５％、５５％と変更されている。この期間の出力の平均は５０％となっている。ここで初期の出力５０％の波形にはノイズが生じている。

【0056】

しかしながら、フォトカプラの動作電圧が設定されていて、フォトカプラを駆動できない低い電圧部分をカットするとともに高い電圧部分のみを取り出して、フォトカプラの出力波形を図５（ｄ）に示すような直流の安定したパルス状波形として出力される。

【0057】

したがって、パルス状波形のＯＮ状態の期間では２４００サンプルの計測サンプリング信号が出力され、カウント値は２４００カウントと算出される。このためノイズやばたつきが生じた場合であっても、ノイズがない５０％の出力のときと同じカウント値となり、出力が５０％となって安定化するように動作する。
（ＰＷＭ制御信号の補間方法）

【0058】

図６及び図７を参照してＰＷＭ制御信号の補間方法を説明する。図６は、計測サンプリング信号の０〜１００００サンプルをＰＷＭ制御信号の出力０〜１００％に割り振ったグラフである。横軸は出力波形のＯＮ状態のカウント値を示し、縦軸はＰＷＭ制御信号の出力（デューティー比）を示している。本例では、開始値のカウント値が２４００カウントであり、移動累計１のカウント値が５４００カウントの場合を例示している。

【0059】

この場合、ＰＷＭ制御信号の出力が２４％から５４％へ更新し変更されるが、この出力へ更新して移行する際に、ＰＷＭ制御信号の変化を緩和して、つまり、ＰＷＭ制御信号のデューティー比（パルス幅）を２４％から５４％へ緩やかに変化させて、ＰＷＭ制御信号のパルス幅の変化を緩和して補間する補間期間が設定されるようになっている。補間は、ＰＷＭ制御信号の出力の急峻な変更を回避して、変化を緩やかに行うものである。

【0060】

図７に示すように具体的には、ＰＷＭ制御信号の出力２４％（開始値）から出力５４％（移動累計１値）への更新は、補間期間として５０ｍｓ間が設定されて、この間に漸次行われる。開始値の出力２４％から移動累計１値５４％の間は、５ｍｓ毎にＰＷＭ制御信号の出力を緩やかに変化するように１０の等間隔で更新される（５ｍｓ×１０＝５０ｍｓ）。

【0061】

つまり、補間期間は、開始値の出力から移動累計１の出力の間に設定されており、この間において開始値の出力から移動累計１の出力へ徐々に近づくように出力が補間される。したがって、補間期間内にＰＷＭ制御信号の出力の更新が行われ、この更新処理は次の移動累計値が出力されると終了する。

【0062】

なお、開始値の出力と移動累計１値の出力との関係における補間について説明したが、移動累計１値の出力と移動累計２値の出力との関係においても同様な補間処理が行われる。

【0063】

したがって、図２及び図３において説明した移動累計１のカウント値に対応したＰＷＭ制御信号の出力から移動累計２のカウント値に対応したＰＷＭ制御信号の出力の間、及び移動累計２のカウント値に対応したＰＷＭ制御信号の出力から移動累計３のカウント値に対応したＰＷＭ制御信号の出力の間に補間が行われ、また、補間は次のＰＷＭ制御信号の更新の際も継続的に行われる。

【0064】

再び図２を参照して示すように、カウントのタイミングと補間との関係では、カウント(3)の開始と同時に、開始値から移動累計１値まで５ｍｓ毎の１０の等間隔で補間が行われ（出力２４％→５３％、１間隔２．９％）、カウント(4)の開始と同時に、移動累計１値から移動累計２値まで５ｍｓ毎の１０の等間隔で補間が行われる（出力５３％→６３％、１間隔１％）。
以上のようにＰＷＭ制御信号の出力の更新の際に補間が行われるので、光の明るさの変化が緩和され、ちらつき感を抑制することが期待できる。

【0065】

なお、前述した計測サンプリング信号の出力間隔は１μｓ（マイクロ秒）〜２ｍｓ（ミリ秒）、カウント(1)、 カウント(2)、 カウント(3)・・・カウント（n）の各期間は２０ｍｓ（ミリ秒）〜１ｓ（秒）、単位カウント時間は４０ｍｓ（ミリ秒）〜２ｓ（秒）、補間期間は１０μｓ（マイクロ秒）〜５００ｍｓ（ミリ秒）に設定するのが好ましい。

【0066】

前述してきたＰＷＭ変換回路によるＰＷＭ変換方法は、位相制御式調光部としての位相制御式調光器２からの位相制御出力が入力され、この入力される位相制御出力をＰＷＭ制御出力に変換するＰＷＭ変換回路としてのＰＷＭ変換器３を備えていて、前記位相制御出力に対応して直流のパルス状波形を生成するステップと、前記パルス状波形の有無を、一定の単位カウント時間に亘って計測サンプリング信号によって繰り返しカウントして計測するステップと、前記計測結果に基づき、計測結果に対応したパルス幅のＰＷＭ制御信号を繰り返し出力するステップと、を含み、前記ＰＷＭ制御信号を繰り返し出力するステップにおける当該ステップ間には、前記ＰＷＭ制御信号のパルス幅の変化を緩和して補間するステップが設けられるものである。
（出力範囲の異なる位相制御式調光器）

【0067】

次に、図８を参照して出力範囲の異なる位相制御式調光器の例について説明する。図８は、出力範囲の異なる複数種の位相制御式調光器における計測サンプリング信号によるＯＮ状態のカウント値（カウント数）とＰＷＭ制御信号の出力との関係を示している。また、横軸は出力波形のＯＮ状態のカウント値を示し、縦軸はＰＷＭ制御信号の出力（デューティー比）を示している。

【0068】

位相制御式調光器を調光器Ａ、調光器Ｂ及び調光器Ｃの３種類を用意した。一般的には調光器の種類によってその出力範囲（調光範囲）異なっており、調光器の出力範囲とＰＷＭ変換器側の出力との整合性を図る必要がある。そのため出力波形のＯＮ状態のカウント値の最小値と最大値を調べた。調光器Ａでは最小値２５６カウント、最大値７０００カウント、調光器Ｂでは最小値１１２２カウント、最大値６７００カウント、調光器Ｃでは最小値５０００カウント、最大値７６００カウントとなっている。図８は、この結果を基に各調光器のカウント値の最小値と最大値とを直線で結んで表している。

【0069】

したがって、各調光器に応じて出力波形のＯＮ状態のカウント値とＰＷＭ制御信号の出力との関係を設定することにより、各調光器に応じたＰＷＭ制御による調光を行うことができる。

【0070】

具体的な設定は、図１に示す位相制御式調光器２の調光用の操作部としての回動操作摘み２１を回動操作し、最大位相出力としたときに選択スイッチ６６をＯＮにし、最小位相出力にしたときに選択スイッチ６６をＯＦＦにすることにより行われる。この操作により最大位相出力としたときの前記カウント値と最小位相出力としたときの前記カウント値とを制御処理手段６の記憶手段に記憶させることができる。

【0071】

また、前記最大位相出力としたときに位相制御調光器２のＯＮ／ＯＦＦスイッチ２２を５秒間以内に２回ＯＮ−ＯＦＦして続けて、１分以内に最小位相出力にしたときにＯＮ／ＯＦＦスイッチ２２を５秒間以内に２回ＯＮ−ＯＦＦすることにより、最大位相出力としたときの前記カウント値と最小位相出力としたときの前記カウント値とを制御処理手段６の記憶手段に記憶させるようにしてもよい。

【0072】

さらに、位相制御調光器２の出力範囲に応じて、選択スイッチ６６によりそのタイプを選択するようにしてもよい。この場合、選択スイッチ６６にはロータリ式のスイッチを用いるのが好ましい。
（ＰＷＭ制御信号の生成方法の別の例）
図９を参照してＰＷＭ制御信号の生成方法の別の例について説明する。図９は、図２の一部に相当する部分を抜き出して示すタイミングチャートである。
図９（ｄ）はフォトカプラの出力波形を示しており、移動累計を算出する単位カウント時間との関係を示している。

【0073】

本例では、単位カウント時間は重複していない。前述のように単位カウント時間の一部が重複して設定されるのが好ましいが、必ずしも重複させる必要はない。重複させない場合であっても、パルス状波形の有無を、単位カウント時間に亘ってカウントするので、ＬＥＤ照明器具４をノイズ等の影響を軽減して精度よく調光し点灯制御することが期待できる。
また、単位カウント時間（移動累計１）と次の単位カウント時間（移動累計２）との間に所定の時間間隔を空けるようにしてもよい。

【0074】

以上のように本実施形態によれば、位相制御式調光部としての位相制御式調光器２からの位相制御出力をＰＷＭ変換回路としてのＰＷＭ変換器３でＰＷＭ制御出力に安定的に変換してＬＥＤ照明器具４へ供給することができる。

【0075】

次に、図１０及び図１１を参照して第２の実施形態について説明する。本実施形態は、制御処理手段６から出力されるＰＷＭ制御信号が、複数チャンネルの２チャンネルとして構成されているものである。基本的な構成は第１の実施形態と同様であるため重複する説明は省略する。
（実施例１）

【0076】

図１０に示すように、ＬＥＤ照明器具４には、色温度が異なる発光色の複数のＬＥＤ４１が実装されている。例えば、発光色が電球色及び昼白色のＬＥＤ４１が実装されていて、１チャンネル目を発光色が電球色のＬＥＤ４１の調光に割当て、２チャンネル目を発光色が昼白色のＬＥＤ４１の調光に割当てることができる。
また、１チャンネル目を調光に割当て、２チャンネル目を発光色が電球色と昼白色のＬＥＤ４１の調光比率、すなわち、混光比率に割当てることもできる。

【0077】

したがって、チャンネルを切換えて調光制御したり、色温度が異なる発光色のＬＥＤに応じてＰＷＭ制御出力の比率を調節して調色したりすることができ、多様な演出効果の実現が可能となる。
（実施例２）

【0078】

図１１に示すように、２台のＬＥＤ照明器具４ａ、４ｂがＰＷＭ変換器３に接続されている。したがって、チャンネルを切換えて各ＬＥＤ照明器具４ａ、４ｂを個別に調光制御することが可能となる。

【0079】

なお、チャンネルを切換えは、位相制御式調光器２の回動操作摘み２１を回動操作し、最小位相出力としたときに位相制御調光器２のＯＮ／ＯＦＦスイッチ２２を５秒間以内に２回ＯＮ−ＯＦＦして続けて、１分以内に最大位相出力にしたときにＯＮ／ＯＦＦスイッチ２２を５秒間以内に２回ＯＮ−ＯＦＦすることにより、制御処理手段６の判定部で１チャンネル目と２チャンネル目とを判定させることができる。これにより、ＰＷＭ制御信号を１チャンネル目と２チャンネル目とに切換えることができ、ＰＷＭ制御電力を駆動回路部３４を通じて１チャンネル目と２チャンネル目とに切換えてＬＥＤ照明器具４に供給することが可能となる。

【0080】

以上の各実施形態において、ＬＥＤ照明器具４には、ＰＷＭ制御信号に対して正論理で明るさが変化するタイプと負論理で明るさが変化するタイプとが存在する。したがって、各タイプに対応可能なように、判別スイッチ６５を操作することによりＰＷＭ制御信号は正論理と負論理とに切換え可能になっている。

【0081】

また、使用者の調光操作の利便性を考慮して、ＰＷＭ制御信号を比例的にリニア出力する場合と、視覚効果を考慮して、ＰＷＭ制御信号を対数的出力にする場合とを切換えることができるようになっている。このような切換えは、前述した設定変更部６４の切換え設定により行うことができる。

【0082】

本発明は、上記各実施形態の構成に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。また、上記実施形態は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0083】

１・・・ＬＥＤ調光システム
２・・・位相制御調光器
３・・・ＰＷＭ変換器
３０・・パルス状波形生成部
３１・・絶縁降圧部
３２・・整流部
３３・・ノイズ除去部
３４・・駆動回路部
４・・・ＬＥＤ照明器具
４１・・ＬＥＤ
５・・・直流電源ユニット
６・・・制御処理手段
６１・・ＣＰＵ
６２・・ＲＯＭ
６３・・ＲＡＭ
６４・・設定変更部
６５・・判別スイッチ
６６・・選択スイッチ
７・・・負荷インターフェイスユニット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【手続補正書】

【提出日】2021年1月19日

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【請求項1】

位相制御式調光部からの位相制御出力が入力され、この入力される位相制御出力をＰＷＭ制御出力に変換するＰＷＭ変換回路であって、
前記位相制御出力に対応して直流のパルス状波形を生成するパルス状波形生成部と、
前記パルス状波形の有無を、一定の単位カウント時間に亘って計測サンプリング信号によって、いくつの計測サンプリング信号が出力されているかをカウントして計測する計測部を有し、前記計測部の計測結果に基づき、計測結果に対応したパルス幅のＰＷＭ制御信号を出力する制御処理手段と、
を具備することを特徴とするＰＷＭ変換回路。

【手続補正2】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】請求項１０

【補正方法】変更

【補正の内容】

【請求項10】

前記位相制御式調光部の調光用の操作部を操作して、最大位相出力としたときの前記計測サンプリング信号によるカウントの値と、最小位相出力としたときの前記計測サンプリング信号によるカウントの値とを前記制御処理手段に記憶させることを特徴とする請求項９に記載のＬＥＤ調光システム。

【手続補正3】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】請求項１１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【請求項11】

位相制御式調光部からの位相制御出力が入力され、この入力される位相制御出力をＰＷＭ制御出力に変換するＰＷＭ変換回路を備え、
前記位相制御出力に対応して直流のパルス状波形を生成するステップと、
前記パルス状波形の有無を、一定の単位カウント時間に亘って計測サンプリング信号によって、いくつの計測サンプリング信号が出力されているかを繰り返しカウントして計測するステップと、
前記計測結果に基づき、計測結果に対応したパルス幅のＰＷＭ制御信号を繰り返し出力するステップと、を含み、
前記ＰＷＭ制御信号を繰り返し出力するステップにおける当該ステップ間には、前記ＰＷＭ制御信号のパルス幅の変化を緩和して補間するステップが設けられることを特徴とするＰＷＭ変換方法。

【手続補正4】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0009】

本発明の実施形態によるＰＷＭ変換回路は、位相制御式調光部からの位相制御出力が入力され、この入力される位相制御出力をＰＷＭ制御出力に変換するＰＷＭ変換回路であって、前記位相制御出力に対応して直流のパルス状波形を生成するパルス状波形生成部と、前記パルス状波形の有無を、一定の単位カウント時間に亘って計測サンプリング信号によって、いくつの計測サンプリング信号が出力されているかをカウントして計測する計測部を有し、前記計測部の計測結果に基づき、計測結果に対応したパルス幅のＰＷＭ制御信号を出力する制御処理手段と、を具備する。
「出力」という場合は、情報を伝達する信号レベルの出力や駆動電力レベルの出力が含まれる。出力の意味が格別限定的に解釈されるものではない。

【手続補正5】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0011】

また、本発明の実施形態によるＰＷＭ変換方法は、位相制御式調光部からの位相制御出力が入力され、この入力される位相制御出力をＰＷＭ制御出力に変換するＰＷＭ変換回路を備え、前記位相制御出力に対応して直流のパルス状波形を生成するステップと、前記パルス状波形の有無を、一定の単位カウント時間に亘って計測サンプリング信号によって、いくつの計測サンプリング信号が出力されているかを繰り返しカウントして計測するステップと、前記計測結果に基づき、計測結果に対応したパルス幅のＰＷＭ制御信号を繰り返し出力するステップと、を含み、前記ＰＷＭ制御信号を繰り返し出力するステップにおける当該ステップ間には、前記ＰＷＭ制御信号のパルス幅の変化を緩和して補間するステップが設けられることを特徴とする。