特許 5834237 照明装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5834237

(24)【登録日】2015年11月13日

(45)【発行日】2015年12月16日

(54)【発明の名称】照明装置

(51)【国際特許分類】

   H05B 37/02 20060101AFI20151126BHJP

【ＦＩ】

   H05B37/02 L

【請求項の数】3

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2011-133507(P2011-133507)

(22)【出願日】2011年6月15日

(65)【公開番号】特開2013-4280(P2013-4280A)

(43)【公開日】2013年1月7日

【審査請求日】2014年3月31日

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087767

【弁理士】

【氏名又は名称】西川 惠清

(72)【発明者】

【氏名】鳴尾 誠浩

(72)【発明者】

【氏名】井戸 滋

(72)【発明者】

【氏名】江崎 佐奈

(72)【発明者】

【氏名】平松 明則

【審査官】 杉浦 貴之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−２７８１２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０２４２２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２１０５８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１３５００７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０４２５３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１５８８４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０９３１９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５４３０４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｂ ３７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発光装置と、当該発光装置が備える複数の光源部に対して個別に駆動電流を供給する電源部と、前記発光装置が備える情報保持部が保持する情報を取得し、取得した当該情報に基づいて、前記電源部から前記各光源部に供給される駆動電流を調整する調整部とを備え、
前記発光装置は、互いに光色が異なる複数種類の固体発光素子がそれぞれ同じ種類毎に直列に接続されてなる複数の前記光源部と、複数の前記光源部の電気特性に関する情報を保持する前記情報保持部とを備え、当該情報保持部が保持する前記情報は、複数の前記光源部における駆動電流と光出力の関係を表す情報であり、
前記情報保持部は、複数の前記光源部と電気的に並列接続され、かつコンデンサおよび抵抗の直列回路と電気的に直列接続され、
前記調整部は、前記コンデンサと前記抵抗の接続点の電位に基づいて前記情報を取得することを特徴とする照明装置。

【請求項2】

前記情報保持部は、前記情報に対応した抵抗値を有する１乃至複数個の抵抗素子を有することを特徴とする請求項１記載の照明装置。

【請求項3】

前記情報保持部は、前記抵抗素子と、当該抵抗素子の導通を入切するスイッチ要素とを有することを特徴とする請求項２記載の照明装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、固体発光素子を光源とする発光装置を用いた照明装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、発光ダイオードや有機エレクトロ・ルミネッセンス(ＥＬ)素子などの固体発光素子を光源とする発光装置及び照明装置が種種提供されている。例えば、特許文献１に記載されている照明装置は、定電流源に対して複数の発光モジュール(発光装置)が並列に接続されている。発光モジュールは、一対の主端子間に抵抗と、トランジスタと、１乃至複数個の発光ダイオードとが直列に接続されるとともに、発光ダイオードと一方の主端子と情報出力端子との間に接続情報出力用の抵抗(情報出力抵抗)が接続されている。各発光モジュールにおける情報出力抵抗は全て略等しい抵抗値に設定されている。定電流源は、発光モジュールの一対の主端子と接続される一対の出力端子と、情報出力端子から出力される接続情報が入力される入力端子と、出力電流が可変である可変定電流源と、接続情報に応じて可変定電流源から出力される電流を変化させる制御部とを備える。

【0003】

すなわち、定電流源の制御部は、入力端子に入力する電圧に基づいて主端子間に接続されている発光モジュールの個数を判定し、各発光モジュールに所定の電流が流れるように、発光モジュールの接続個数に応じて可変定電流源の出力電流を変化させる。これにより、定電流源の主端子間に接続される発光モジュールの個数が変化しても、各発光モジュールに常に所定の電流(例えば、定格電流)を流すことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−９２３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、光の強さ(光量)を可変とする調光機能と、光の色(光色)を可変とする調色機能とを有した照明装置も提供されている。例えば、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、青色発光ダイオードの３種類の発光ダイオードで発光モジュールが構成され、各色発光ダイオードが個別に駆動されることで発光色を変化させることができる。

【0006】

しかしながら、発光ダイオードなどの固体発光素子は、蛍光ランプなどの他の光源と比べて、製造ロットの違いや使用環境の違い等による光出力のばらつきが大きい傾向にある。例えば、発光ダイオードの場合、同じ順電圧が印加されたときに流れる順電流の大きさにばらつきがあり、その結果、光出力にもばらつきが生じることになる。

【0007】

本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、固体発光素子の個体差に起因した光出力のばらつきを抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の照明装置は、発光装置と、当該発光装置が備える複数の光源部に対して個別に駆動電流を供給する電源部と、前記発光装置が備える情報保持部が保持する情報を取得し、取得した当該情報に基づいて、前記電源部から前記各光源部に供給される駆動電流を調整する調整部とを備え、前記発光装置は、互いに光色が異なる複数種類の固体発光素子がそれぞれ同じ種類毎に直列に接続されてなる複数の前記光源部と、複数の前記光源部の電気特性に関する情報を保持する前記情報保持部とを備え、当該情報保持部が保持する前記情報は、複数の前記光源部における駆動電流と光出力の関係を表す情報であり、前記情報保持部は、複数の前記光源部と電気的に並列接続され、かつコンデンサおよび抵抗の直列回路と電気的に直列接続され、前記調整部は、前記コンデンサと前記抵抗の接続点の電位に基づいて前記情報を取得することを特徴とする。

【0009】

この照明装置において、前記情報保持部は、前記情報に対応した抵抗値を有する１乃至複数個の抵抗素子を有することが好ましい。

【0010】

この照明装置において、前記情報保持部は、前記抵抗素子と、当該抵抗素子の導通を入切するスイッチ要素とを有することが好ましい。

【発明の効果】

【0012】

本発明の照明装置は、固体発光素子の個体差に起因した光出力のばらつきを抑制することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明に係る照明装置の実施形態１を示すブロック図である。

【図2】同上における発光装置の平面図である。

【図3】同上における情報保持部の別の構成を示す回路図である。

【図4】照明装置の実施形態２を示す一部省略したブロック図である。

【図5】同上の動作説明図である。

【図6】同上における点灯ユニットの別の構成を示す一部省略したブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、固体発光素子として発光ダイオードを用いた発光装置及び照明装置の実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明の技術思想が適用可能な発光装置及び照明装置は発光ダイオードを用いるものに限定されず、有機ＥＬ素子などの発光ダイオード以外の固体発光素子を用いるものであってもよい。

【0015】

(実施形態１)
本実施形態の照明装置は、図１に示すように発光装置１と、点灯ユニット２とで構成される。発光装置１は、３つの光源部10A，10B，10Cと情報保持部11とを備えている。光源部10Aは、複数個の赤色発光ダイオードが直列に接続されてなり、光源部10Bは、複数個の緑色発光ダイオードが直列に接続されてなり、光源部10Cは、複数個の青色発光ダイオードが直列に接続されてなる。そして、各光源部10A，10B，10Cから放射される赤色光、緑色光、青色光が混色され、各色の光量の割合に応じた色(例えば、白色)に調色される。なお、各光源部10A，10B，10Cの両端がそれぞれ別々の端子台3A，3B，3Cに接続されている。

【0016】

情報保持部11は、例えば抵抗素子からなり、後述するように光源部10A，10B，10Cの組が属するランクに対応した抵抗値に設定されている。なお、情報保持部11の両端(抵抗素子の両端)は、光源部10Aの正極端に接続された端子台3Aの一端及び端子台3Dに接続されている。

【0017】

一方、点灯ユニット２は電源部20、調整部21、フィルタ回路22、整流回路23などを備えている。商用の交流電源100から供給される交流電圧・交流電流がフィルタ回路22でフィルタリングされた後に整流回路23で整流されて電源部20に入力される。電源部20は、例えば、力率改善用の昇圧チョッパ回路と、昇圧チョッパ回路から出力される直流電圧を降圧して出力する３つの降圧チョッパ回路と、昇圧チョッパ回路及び３つの降圧チョッパ回路をそれぞれ駆動する４つの駆動回路とを有する。３つの降圧チョッパ回路の出力端が端子台3A，3B，3Cと１対１に接続されており、各降圧チョッパ回路から各光源部10A，10B，10Cに対して個別に駆動電流が供給される。また、降圧チョッパ回路の駆動回路は、降圧チョッパ回路を構成するスイッチング素子をパルス幅変調(PWM)制御し、各光源部10A，10B，10Cに供給される駆動電流を増減させることで各光源部10A，10B，10Cの光量を可変としている。なお、このような電源部20の回路構成は従来周知であるから、詳細な回路構成の図示並びに説明は省略する。

【0018】

調整部21は、所望の光色(例えば、白色)に調色されるように、電源部20を制御して各光源部10A，10B，10Cの駆動電流を調整する。つまり、調整部21から電源部20の降圧チョッパ回路の駆動回路に対して調光信号(PWM信号)が出力され、当該調光信号に応じて、各駆動回路が降圧チョッパ回路をPWM制御することにより、目標とする駆動電流を各光源部10A，10B，10Cに供給することができる。また、調整部21は端子台3Dを介して発光装置１の情報保持部11に保持された情報を取得し、取得した情報に基づいて、電源部20から各光源部10A，10B，10Cに供給される駆動電流を調整する。なお、このような調整部21は、例えば、マイクロコンピュータに駆動電流調整用のプログラムを実行させることで実現される。

【0019】

ここで、発光色の異なる３種類の光源部10A，10B，10Cの組み合わせに対するランク付けについて説明する。例えば、白色に調色する場合、赤色の光源部10A、緑色の光源部10B、青色の光源部10Cのそれぞれの光量の割合が一意に決定され、当該割合に応じて、各光源部10A，10B，10Cに流す駆動電流の目標値を定めることができる。また、駆動電流の大きさは降圧チョッパ回路の駆動回路に与えられる調光信号によって調整されるので、駆動電流の目標値に対応する調光信号を各駆動回路に与えて各光源部10A，10B，10Cの駆動電流を計測する。そして、各光源部10A，10B，10C毎の駆動電流の目標値の総和と、計測された駆動電流の総和との誤差(＝計測値の総和÷目標値の総和×100％)によって４段階のランク付けを行う。例えば、誤差が＋１〜＋３％の範囲であればランク１、誤差が＋３〜＋５％の範囲であればランク２、誤差が−１〜−３％の範囲であればランク３、誤差が−３〜−５％の範囲であればランク４とする。そして、ランク１〜４のそれぞれに対して互いに異なる抵抗値の抵抗素子からなる情報保持部11が設けられる。

【0020】

本実施形態における調整部21の動作をさらに詳しく説明する。まず、発光装置１と点灯ユニット２が端子台3A〜3Dを介して接続された後に交流電源100が投入されると、点灯ユニット２の電源部20と調整部21が動作を開始する。電源部20が動作を開始すると端子台3Aを介して情報保持部11に直流電流が流れ、情報保持部11の抵抗値に応じた電圧降下が端子台3Dを介して調整部21に入力される。調整部21は、端子台3Dを介して入力される電圧降下に基づいて情報保持部11に保持されている情報(発光装置１のランク)を取得する。

【0021】

そして、調整部21は発光装置１のランクに応じて電源部20から各光源部10A，10B，10Cに供給される駆動電流を調整する。例えば、接続されている発光装置１がランク１であった場合、調整部21は、各光源部10A，10B，10Cに流す駆動電流の目標値よりも３％少ない駆動電流を流すような調光信号を各駆動回路に与える。あるいは、接続されている発光装置１がランク４であった場合、調整部21は、各光源部10A，10B，10Cに流す駆動電流の目標値よりも５％多い駆動電流を流すような調光信号を各駆動回路に与える。

【0022】

上述のように本実施形態の発光装置１は、光源部10A，10B，10Cの電気特性に関する情報、すなわち、各光源部10A，10B，10Cにおける駆動電流と光出力の関係を表す情報を保持する情報保持部11を備えている。そのため、発光装置１が点灯ユニット２に接続された場合、点灯ユニット２の調整部21が、情報保持部11から取得した情報に基づいて電源部20から各光源部10A，…に供給される駆動電流を調整し、発光ダイオードの個体差に起因した光出力のばらつきが抑制できる。

【0023】

ただし、光源部10A，10B，10Cの組が属するランクのランク付け方法については、上述したものに限定されない。例えば、各光源部10A，10B，10C毎の駆動電流の目標値に対応する調光信号を各駆動回路に与えたときに実際に流れる駆動電流を計測し、各光源部10A，10B，10C毎の計測値と目標値との差に基づいてランク付けを行ってもよい。あるいは、各光源部10A，10B，10C毎の駆動電流の目標値に対応する調光信号を各駆動回路に与えたときに得られる光色と、目標とする光色との色度座標のずれでランク付けを行ってもよい。

【0024】

ここで、図２に示すように略楕円形の実装基板12に光源部10A，10B，10ｃを実装し、実装基板12の中央に設けられた矩形の開口12A内に、情報保持部11を実装した実装基板13を配設することで発光装置１が構成されてもよい。このような構成とすれば、ランクに対応した情報保持部11の入れ替えが容易になって、発光装置１の製造工程が簡略化できるという利点がある。

【0025】

また、情報保持部11が複数個の抵抗素子で構成されてもよい。例えば、500Ωの抵抗素子と１kΩの抵抗素子の何れか一方又は両方の組み合わせにより、４通りのランクを識別可能とすることができる。あるいは、図３に示すように複数個(図示例では４個)の抵抗素子R1，R2，R3，R4と、各抵抗素子Rj(j=1，2，3，4)の導通を各別に入切する４個のスイッチ要素Sjとで情報保持部11が構成されてもよい。

【0026】

(実施形態２)
実施形態１では、点灯ユニット２の調整部21と発光装置１の情報保持部11とが専用の端子台3Dを介して接続されていた。これに対して本実施形態では、図４に示すように何れかの光源部(例えば、10A)が接続される端子台3Aと並列に接続された抵抗素子R1を情報保持部11とすることで専用の端子台3Dを不要としている。ただし、本実施形態の基本構成は実施形態１とほぼ共通であるから、実施形態１と共通の構成要素には同一の符号を付して適宜図示及び説明を省略する。

【0027】

図４に示すように、電源部20は昇圧チョッパ回路20Aと、３つ(図示は１つのみ)の降圧チョッパ回路20B及びその駆動回路20Cとを具備している。なお、図４では他の光源部10B、10C用の降圧チョッパ回路及び駆動回路の図示は省略している。

【0028】

降圧チョッパ回路20Bは、ダイオードD1及びスイッチング素子Q1の直列回路と、チョークコイルL1とを具備する。ダイオードD1及びスイッチング素子Q1の直列回路は、昇圧チョッパ回路20Aの出力を平滑する電解コンデンサC1の両端間に接続される。そして、チョークコイルL1は、ダイオードD1のアノードと端子台3Aの負極端子(光源部10Aにおける発光ダイオードのカソードと接続される端子)との間に接続される。ただし、このような降圧チョッパ回路20Bの動作は従来周知であるから詳細な説明は省略する。

【0029】

点灯ユニット２において、端子台3Aの負極端子とグランドとの間にコンデンサC2、抵抗R2、スイッチSW1の直列回路が接続されている。そして、調整部21は、駆動回路20Cを介して降圧チョッパ回路20Bのスイッチング素子Q1をスイッチング制御するとともに、スイッチング素子Q1のオフ時(降圧チョッパ回路20Bの停止時)にスイッチSW1をオンする。スイッチSW1がオンされた場合、電解コンデンサC1の充電電荷によって端子台3Aに印加される電圧は、電解コンデンサC1の両端電圧をＶ_DCとしたときにＶ_DC×R1／(R1＋R2)となる。そして、この両端電圧が光源部10Aの順電圧Ｖ_LED(直列接続された発光ダイオードの順電圧の総和)よりも高ければ、電解コンデンサC1からの放電電流が情報保持部11の抵抗R1のみに流れてコンデンサC2が充電される。このとき、コンデンサC2と抵抗R2の接続点の電位はＶ_DC×R2／(R1＋R2)で表され、電解コンデンサC1の両端電圧Ｖ_DCの低下とともに減少する(図５参照)。そして、コンデンサC2と抵抗R2の接続点の電位の減少速度(時定数)が抵抗R1の抵抗値に応じて変化することに鑑み(図５における曲線Ａ〜Ｄ参照)、この電位を調整部21で監視し、スイッチSW1のオン時点(t=0)から一定時間T1が経過した時点における前記電位に基づいて、抵抗R1の抵抗値で表されたランク(曲線Ａ〜Ｄ)を判別することができる。なお、前記電位が所定値に達するまでの時間(スイッチSW1がオンされてからの経過時間)に基づいて、ランク(曲線Ａ〜Ｄ)を判別することもできる。

【0030】

ところで、図６に示すように発光装置１の一端(光源部10A，10B、10Cにおけるカソード側の一端)がグランドに接続される場合もある。この場合、降圧チョッパ回路20Bにおけるスイッチング素子Q1とダイオードD1の配置が図５と逆になり、端子台3Aの正極端子と電解コンデンサC1の高電位側の端子との間に抵抗R2とコンデンサC2とスイッチSW1の直列回路が接続される。そして、調整部21では、抵抗R1，R2の接続点の電位を監視し、スイッチSW1のオン時点(t=0)から一定時間T1が経過した時点における前記電位に基づいて、抵抗R1の抵抗値で表されたランク(曲線Ａ〜Ｄ)を判別することができる。ただし、抵抗R1，R2の接続点の電位に代えて、抵抗R2とコンデンサC2の接続点の電位を調整部21で監視してもよい。

【符号の説明】

【0031】

１ 発光装置
２ 点灯ユニット
10A，10B，10C 光源部
11 情報保持部
20 電源部
21 調整部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】