特許第6125791号(P6125791)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ オーウエル株式会社の特許一覧

<>
  • 特許6125791-LED光源装置 図000002
  • 特許6125791-LED光源装置 図000003
  • 特許6125791-LED光源装置 図000004
< >
(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】6125791
(24)【登録日】2017年4月14日
(45)【発行日】2017年5月10日
(54)【発明の名称】LED光源装置
(51)【国際特許分類】
   H05B 37/02 20060101AFI20170424BHJP
【FI】
   H05B37/02 J
   H05B37/02 L
【請求項の数】1
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2012-225577(P2012-225577)
(22)【出願日】2012年10月11日
(65)【公開番号】特開2014-78405(P2014-78405A)
(43)【公開日】2014年5月1日
【審査請求日】2015年10月1日
(73)【特許権者】
【識別番号】592249496
【氏名又は名称】オーウエル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100077780
【弁理士】
【氏名又は名称】大島 泰甫
(74)【代理人】
【識別番号】100106024
【弁理士】
【氏名又は名称】稗苗 秀三
(74)【代理人】
【識別番号】100167841
【弁理士】
【氏名又は名称】小羽根 孝康
(74)【代理人】
【識別番号】100168376
【弁理士】
【氏名又は名称】藤原 清隆
(72)【発明者】
【氏名】栗田 幸信
【審査官】 安食 泰秀
(56)【参考文献】
【文献】 特開2012−164594(JP,A)
【文献】 特開2009−009817(JP,A)
【文献】 特開2011−187181(JP,A)
【文献】 特開2012−150975(JP,A)
【文献】 米国特許出願公開第2012/0200229(US,A1)
(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】
第1LED、および該第1LEDと異なる色の光を出射する第2LEDを備えた発光部と、前記第1LEDおよび前記第2LEDを駆動する駆動回路と、を有するLED光源装置であって、
前記駆動回路は、前記発光部から出射される光の色を指定する調色指令に基づいて前記第1LEDが点灯および消灯を行うデューティ比を規定する調色用第1PWM信号を生成する調色用PWM信号生成部と、前記調色用第1PWM信号に基づいて前記第1LEDへの駆動電流を給断する調色用第1スイッチング部と、前記調色用第1PWM信号を反転させて前記第1LEDと逆相で前記第2LEDに点灯および消灯を行わせる調色用第2PWM信号を生成する反転回路と、前記調色用第2PWM信号に基づいて前記第2LEDへの駆動電流を給断する調色用第2スイッチング部と、前記発光部から出射される光の量を指定する調光指令に基づいて前記第1LEDおよび前記第2LEDに供給される電流値を規定する調光用PWM信号を生成する調光用PWM信号生成部と、前記調光用PWM信号に基づいて前記第1LEDおよび前記第2LEDへの駆動電流を給断する調光用スイッチング部と、前記第1LEDおよび前記第2LEDを駆動する駆動電圧を生成する電源部とを有し、
前記電源部に対して調光用スイッチング部、LED、調色用スイッチング部の順に直列に接続されたことを特徴とするLED光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、異なる色の光を出射するLEDを備えたLED光源装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、節電等を目的にLED照明が採用されており、かかる照明装置等に用いられるLED光源装置は、LED(発光ダイオード)を備えた発光部と、LEDを駆動する駆動回路とを有している。また、LEDとして、異なる色の光を出射する2種類あるいは3種類のLEDを用い、かかる種類のLEDをPWM(Pulse Width Modulation)制御することにより、発光部から出射される光の色(色温度)を調整可能とする技術も提案されている(特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2011−258517号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1に記載のLED光源装置では、異なる色の光を出射する複数種類のLEDが点灯する期間の比を制御する制御回路の詳細構成が例示されておらず、段落[0037]の「FET又はFETが常時にオンになるように制御してもよい」との記載や、段落[0055]の「LEDアレイを3個並列接続し、また、各LEDアレイにスイッチ素子を1つずつ直列接続している」との記載からすれば、制御回路では、各LEDアレイのデューティ比を規定する制御信号を各々、個別に生成していると考えることができ、かかる構成では、回路の構成が複雑化してしまう。
【0005】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、簡素な回路構成で2種類のLEDのデューティ比を制御して発光部から出射される光の調色を行うことのできるLED光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、本発明は、第1LED、および該第1LEDと異なる色の光を出射する第2LEDを備えた発光部と、前記第1LEDおよび前記第2LEDを駆動する駆動回路と、を有するLED光源装置であって、前記駆動回路は、前記発光部から出射される光の色を指定する調色指令に基づいて前記第1LEDが点灯および消灯を行うデューティ比を規定する調色用第1PWM信号を生成する調色用PWM信号生成部と、前記調色用第1PWM信号に基づいて前記第1LEDへの駆動電流を給断する調色用第1スイッチング部と、前記調色用第1PWM信号を反転させて前記第1LEDと逆相で前記第2LEDに点灯および消灯を行わせる調色用第2PWM信号を生成する反転回路と、前記調色用第2PWM信号に基づいて前記第2LEDへの駆動電流を給断する調色用第2スイッチング部と、を有することを特徴とする。
【0007】
本発明では、調色指令が発せられると、調色用PWM信号生成部は、第1LEDが点灯および消灯を行うデューティ比を規定する調色用第1PWM信号を生成し、反転回路は、調色用第1PWM信号を反転させて第1LEDと逆相で第2LEDに点灯および消灯を行わせる調色用第2PWM信号を生成する。このため、調色用第1スイッチング部が調色用第1PWM信号に基づいて第1LEDへの駆動電流を給断し、調色用第2スイッチング部が調色用第2PWM信号に基づいて第2LEDへの駆動電流を給断するので、第1LEDに供給される駆動電流と第2LEDに供給される駆動電流との比によって、発光部から出射される光の色が規定される。ここで、調色用第2PWM信号の生成は、反転回路での調色用第1PWM信号の反転により行われる。従って、簡素な回路構成で2種類のLEDのデューティ比を制御して発光部から出射される光の調色を行うことができる。
【0008】
本発明において、前記駆動回路は、前記発光部から出射される光の量を指定する調光指令に基づいて前記第1LEDおよび前記第2LEDに供給される電流値を規定する調光用PWM信号を生成する調光用PWM信号生成部と、前記調光用PWM信号に基づいて前記第1LEDおよび前記第2LEDへの駆動電流を給断する調光用スイッチング部と、を有することが好ましい。かかる構成によれば、簡素な回路構成で、発光部から出射される光の量を制御することができる。
【発明の効果】
【0009】
本発明では、調色指令が発せられると、調色用PWM信号生成部は、第1LEDが点灯および消灯を行うデューティ比を規定する調色用第1PWM信号を生成し、反転回路は、調色用第1PWM信号を反転させて第1LEDと逆相で第2LEDに点灯および消灯を行わせる調色用第2PWM信号を生成する。このため、調色用第1スイッチング部が調色用第1PWM信号に基づいて第1LEDへの駆動電流を給断し、調色用第2スイッチング部が調色用第2PWM信号に基づいて第2LEDへの駆動電流を給断するので、第1LEDに供給される駆動電流と第2LEDに供給される駆動電流との比によって、発光部から出射される光の色が規定される。ここで、調色用第2PWM信号の生成は、反転回路での調色用第1PWM信号の反転により行われる。従って、簡素な回路構成で2種類のLEDのデューティ比を制御して発光部から出射される光の調色を行うことができる。すなわち、本発明では、2種類のLED(第1LED21および第2LED22)を一組として制御するので、第1LEDを制御するための調色用第1PWM信号を反転させて得た調色用第2PWM信号によって第2LEDを制御することができ、回路構成を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1】本発明を適用したLED光源装置の構成を示すブロック図である。
図2】本発明を適用したLED光源装置で用いられる動作を示す説明図である。
図3】本発明を適用したLED光源装置の駆動回路の具体的構成例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明において、各信号のデューティ比は、1周期においてH(ハイ)レベルにある割合を意味する。
【0012】
(LED光源装置の構成)
図1は、本発明を適用したLED光源装置の構成を示すブロック図である。図2は、本発明を適用したLED光源装置で用いられる動作を示す説明図であり、図2(a)、(b)は、LED光源装置での調光動作を示す説明図、およびLED光源装置での調色動作を示す説明図である。図2(a)において、図2(a−1)には、光量を低下させるとき調光用PWM信号SPWM0の波形と、第1LED21および第2LED22のON−OFFを示してあり、図2(a−2)には、光量を増大させるときの調光用PWM信号SPWM0の波形と、第1LED21および第2LED22のON−OFFを示してある。また、図2(b)において、図2(b−1)には、電球色メインの光を出射する際の調色用第1PWM信号SPWM1の波形と、第1LED21のON−OFFと、調色用第2PWM信号SPWM2の波形と、第2LED22のON−OFFとを示してあり、図2(b−2)には、昼白色メインの光を出射する際の調色用第1PWM信号SPWM1の波形と、第1LED21のON−OFFと、調色用第2PWM信号SPWM2の波形と、第2LED22のON−OFFとを示してある。
【0013】
図1において、本形態のLED光源装置1は、異なる色の光を出射する2種類のLED(第1LED21および第2LED22)を備えた発光部2と、第1LED21および第2LED22を駆動する駆動回路9とを有している。駆動回路9は、第1LED21および第2LED22を駆動する駆動電圧を生成する電源部10を有しており、本形態において、電源部10は、24vの直流電圧を生成する。第1LED21は、例えば、色温度が5000K(ケルビン)の昼白色の光を出射し、第2LED22は、例えば、色温度が3000K(ケルビン)の電球色の光を出射する。なお、図1等では、第1LED21および第2LED22を各々、1個ずつ用いた構成例を示してあるが、第1LED21として複数のLEDを直列あるいは並列に接続し、第2LED22として複数のLEDを直列あるいは並列に接続して発光部2を構成してもよい。
【0014】
本形態において、駆動回路9は、可変抵抗器からなる調色指令入力部11で入力された調色指令Saに基づいて第1LED21が点灯および消灯を行うデューティ比を規定する調色用第1PWM信号SPWM1(図2(b)参照)を生成する調色用PWM信号生成部3と、調色用第1PWM信号に基づいて第1LED21への駆動電流を給断する調色用第1スイッチング部4とを有している。また、駆動回路9は、調色用第1PWM信号を反転させて第1LED21と逆相で第2LED22に点灯および消灯を行わせる調色用第2PWM信号SPWM2(図2(b)参照)を生成する反転回路5と、調色用第2WM信号に基づいて第2LED22への駆動電流を給断する調色用第2スイッチング部6とを有している。
【0015】
調色指令Saは、発光部2から出射される光の色を調整するための指令であり、調色用第1PWM信号SPWM1、および調色用第2PWM信号SPWM2は各々、第1LED21および第2LED22に供給される駆動電流の比を規定する信号である。その際、調色用第1PWM信号SPWM1と、調色用第2PWM信号SPWM2とは相補的な関係にあるため、第1LED21に供給される駆動電流と第2LED22に供給される駆動電流との和は一定である。このため、調色用第1スイッチング部4はPWM機能付きの定電流回路として構成され、調色用第2スイッチング部6はPWM機能付きの定電流回路として構成されている。
【0016】
また、駆動回路9は、可変抵抗器からなる調光指令入力部12で入力された調光指令Sbに基づいて第1LED21および第2LED22に供給される電流値を規定する調光用PWM信号SPWM0(図2(a)参照)を生成する調光用PWM信号生成部7と、調光用PWM信号SPWM0に基づいて第1LED21および第2LED22への駆動電流を給断する調光用スイッチング部8とを有している。調光用スイッチング部8は、第1LED21への駆動電流の給断を行う第1スイッチ81と、第2LED22への駆動電流の給断を行う第2スイッチ82と、調光用PWM信号SPWM0に基づいて第1スイッチ81および第2LED22に同一のタイミングで開閉を行わせるスイッチ駆動回路83とを備えている。
【0017】
調光指令Sbは、発光部2から出射される光の量を調整するための指令であり、調光用PWM信号SPWM0は、第1LED21および第2LED22の双方において、点灯期間と消灯期間との比を規定する信号である。
【0018】
ここで、調光用PWM信号SPWM0、調色用第1PWM信号SPWM1、および調色用第2PWM信号SPWM2はいずれも、人間の目がちらつきとして認識できない周波数以上(例えば、200Hz以上)のパルス信号である。例えば、本形態において、調光用PWM信号SPWM0は、例えば、200Hz〜1kHz周期の信号であり、調色用第1PWM信号SPWM1および調色用第2PWM信号SPWM2は、例えば、1kHz周期の信号である。
【0019】
本形態において、電源部10は、第1LED21および第2LED22のアノードに調光用スイッチング部8を介して電気的に接続している。また、調色用PWM信号生成部3は、調色用第1スイッチング部4を介して第1LED21のカソードに電気的に接続し、反転回路5は、調色用第2スイッチング部6を介して第2LED22のカソードに電気的に接続している。
【0020】
(調光動作および調色動作)
図1および図2において、調光用PWM信号SPWM0がLレベルにあるとき、第1スイッチ81および第2スイッチ82がOFFとなり、調光用PWM信号SPWM0がHレベルにあるとき、第1スイッチ81および第2スイッチ82がONとなる。また、調色用第1PWM信号SPWM1がLレベルにあるとき、調色用第1スイッチング部4はOFFとなり、調色用第1PWM信号SPWM1がHレベルにあるとき、調色用第1スイッチング部4はONとなる。調色用第2PWM信号SPWM2がLレベルにあるとき、調色用第2スイッチング部6はOFFとなり、調色用第2PWM信号SPWM2がHレベルにあるとき、調色用第2スイッチング部6はONとなる。
【0021】
従って、調光用PWM信号SPWM0がHレベルにある期間において調色用第1PWM信号SPWM1がHレベルにあるとき、第1LED21に給電されて点灯(ON)状態となり、その他の期間、第1LED21への給電が休止されて消灯(OFF)となる。また、調光用PWM信号SPWM0がHレベルにある期間において調色用第2PWM信号SPWM2がHレベルにあるとき、第2LED22に給電されて点灯(ON)状態となり、その他の期間、第2LED22への給電が休止されて消灯(OFF)となる。
【0022】
それ故、図2(a−1)に示すように、調光用PWM信号SPWM0のデューティ比が小であれば、第1LED21および第2LED22の点灯期間が短くなるので、発光部2から出射される光の量が少なくなる。これに対して、図2(a−2)に示すように、調光用PWM信号SPWM0のデューティ比が大であれば、第1LED21および第2LED22の点灯期間が長くなるので、発光部2から出射される光の量が増大する。
【0023】
また、図2(b−1)に示すように、調色用第1PWM信号SPWM1のデューティ比が小であれば、第1LED21の点灯期間が短くなる一方、その分、調色用第2PWM信号SPWM2のデューティ比が大となるので、第2LED22の点灯期間が長くなる。従って、発光部2から出射される光は、第2LED22から出射された電球色の光がメインとなる。これに対して、図2(b−2)に示すように、調色用第1PWM信号SPWM1のデューティ比が大であれば、第1LED21の点灯期間が長くなる一方、その分、調色用第2PWM信号SPWM2のデューティ比が小となるので、第2LED22の点灯期間が短くなる。従って、発光部2から出射される光は、第1LED21から出射された昼白色の光がメインとなる。かかる調色の際、調光用PWM信号SPWM0のデューティ比は一定であるので、発光部2から出射される光の量自体には大きな変化はない。
【0024】
(駆動回路9の具体的構成例)
図3は、本発明を適用したLED光源装置1の駆動回路9の具体的構成例を示す説明図である。
【0025】
図3に示すように、本形態のLED光源装置1の駆動回路9において、調色用PWM信号生成部3はPWM制御用ICからなり、かかるPWM制御用ICは、ルネサスエレクトロニクス株式会社製のμPC494等を用いることができる。かかるPWM制御用ICには、PWM周波数設定用のキャパシタC6、抵抗R8、可変抵抗器VR4が接続されている。また、可変抵抗器VR2からなる調色指令入力部11が接続されている。なお、調色指令入力部11と調色用PWM信号生成部3(PWM制御用IC)との間にはキャパシタC7が接続されている。
【0026】
かかる調色用PWM信号生成部3(PWM制御用IC)から出力された信号は、反転バッファ31によって反転されて調色用第1PWM信号SPWM1が生成される。また、調色用第1PWM信号SPWM1は、反転バッファからなる反転回路5によって反転されて調色用第2PWM信号SPWM2となる。
【0027】
調色用第1PWM信号SPWM1は、調色用第1スイッチング部4としてのPWM機能付きの定電流駆動用ICに入力され、調色用第2PWM信号SPWM2は、調色用第2スイッチング部6としてのPWM機能付きの定電流駆動用ICに入力される。かかるPWM機能付きの定電流駆動用ICとしては、新日本無線株式会社製のNJW4615等を用いることができ、調色用第1スイッチング部4および調色用第2スイッチング部6としてのPWM機能付きの定電流駆動用ICは各々、第1LED21および第2LED22のカソードに電気的に接続されている。なお、調色用第1スイッチング部4および調色用第2スイッチング部6として用いたPWM機能付きの定電流駆動用ICは、電源用IC91で生成された5Vの直流電圧がキャパシタC8からなるフィルタを介して供給されている。また、調色用第1スイッチング部4および調色用第2スイッチング部6として用いたPWM機能付きの定電流駆動用ICには定電流設定用抵抗R1、R2が接続されている。
【0028】
調光用PWM信号生成部7は、調色用PWM信号生成部3と同様、PWM制御用ICからなり、かかるPWM制御用ICは、ルネサスエレクトロニクス株式会社製のμPC494等を用いることができる。かかるPWM制御用ICには、PWM周波数設定用キャパシタC3、抵抗R5、可変抵抗器VR3が接続されている。また、可変抵抗器VR1からなる調光指令入力部12が接続されている。なお、調光指令入力部12と調光用PWM信号生成部4(PWM制御用IC)との間にはキャパシタC4が接続されている。
【0029】
かかる調光用PWM信号生成部7(PWM制御用IC)から出力された信号は、非反転バッファ71、72を経由して調光用PWM信号SPWM0として調光用スイッチング部8に入力されている。ここで、調光用スイッチング部8は、トランジスタTR1からなる第1スイッチ81と、トランジスタTR2からなる第2スイッチ82と、調光用PWM信号SPWM0が入力されるスイッチ駆動回路83とを備えている。本形態において、スイッチ駆動回路83は、トランジスタTR1(第1スイッチ81)のベースに接続されたトランジスタ回路と、トランジスタTR2(第2スイッチ82)のベースに接続されたトランジスタ回路とからなる。トランジスタTR1(第1スイッチ81)のベースに接続されたトランジスタ回路は、トランジスタTR1のベースとTR3のコレクタとの間に直列に接続された抵抗R3とトランジスタTR3とを備えており、トランジスタTR3のベースに調光用PWM信号SPWM0が入力抵抗831を介して印加されている。また、トランジスタTR2(第2スイッチ82)のベースに接続されたトランジスタ回路は、トランジスタTR2のベースとTR4のコレクタとの間に直列に接続された抵抗R4とトランジスタTR4とを備えており、トランジスタTR4のベースに調光用PWM信号SPWM0が入力抵抗832を介して印加されている。
【0030】
本形態において、電源部10で生成された24Vの直流電圧は、調色用PWM信号生成部3(PWM制御用IC)や調光用PWM信号生成部7(PWM制御用IC)に供給されているとともに、調光用スイッチング部8を介して第1LED21および第2LED22のアノードに供給されている。
【0031】
従って、調光用PWM信号SPWM0の制御の下、調光用スイッチング部8の第1スイッチ81および第2スイッチ82がON−OFFすれば、第1LED21および第2LED22への給電がPWM制御されるので、発光部2から出射される光の量が調節される。その際、第1LED21および第2LED22に供給される電流の比率は、調色用第1PWM信号SPWM1および調色用第2PWM信号SPWM2による調色用第1スイッチング部4および調色用第2スイッチング部6でのON−OFF動作によってもPWM制御される。それ故、発光部2から出射される光の色が調節される。
【0032】
(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態では、LED光源装置1を照明装置等として用いた際の状況によって照明光の色を切り換えたいときには、調色指令入力部11が操作される。その結果、調色指令Saが発せられると、調色用PWM信号生成部3は、第1LED21が点灯および消灯を行うデューティ比を規定する調色用第1PWM信号SPWM1を生成し、反転回路5は、調色用第1PWM信号SPWM1を反転させて第1LED21と逆相で第2LED22に点灯および消灯を行わせる調色用第2PWM信号SPWM2を生成する。このため、調色用第1スイッチング部4が調色用第1PWM信号SPWM1に基づいて第1LED21への駆動電流を給断し、調色用第2スイッチング部6が調色用第2PWM信号SPWM2に基づいて第2LED22への駆動電流を給断するので、第1LED21に供給される駆動電流と第2LED22に供給される駆動電流との比によって、発光部2から出射される光の色が規定される。ここで、調色用第2PWM信号SPWM2の生成は、反転回路5での調色用第1PWM信号SPWM1の反転により行われる。従って、簡素な回路構成で2種類のLED(第1LED21および第2LED22)のデューティ比を制御して発光部2から出射される光の調色を行うことができる。すなわち、本形態では、2種類のLED(第1LED21および第2LED22)を一組として制御するので、第1LED21を制御するための調色用第1PWM信号SPWM1を反転させて得た調色用第2PWM信号SPWM2によって第2LED22を制御することができ、回路構成を簡素化することができる。
【0033】
また、本形態では、駆動回路9は、発光部2から出射される光の量を指定する調光指令Sbに基づいて第1LED21および第2LED22に供給される電流値を規定する調光用PWM信号SPWM0を生成する調光用PWM信号生成部7と、調光用PWM信号SPWM0に基づいて第1LED21および第2LED22への駆動電流を給断する調光用スイッチング部8とを有している。従って、照明光の光量を切り換えたいとして調光指令入力部12が操作されると、第1LED21および第2LED22に供給される電流値が切り換えられる。従って、発光部2から出射される光の量を制御することができる。
【0034】
(他の実施の形態)
上記実施の形態では、調色用PWM信号生成部3および調光用PWM信号生成部7として、PWM制御用ICを用いたが、調色用PWM信号生成部3および調光用PWM信号生成部7をマイクロコンピューターによって構成してもよい。
【符号の説明】
【0035】
1 LED光源装置
2 発光部
3 調色用PWM信号生成部
4 調色用第1スイッチング部
5 反転回路
6 調色用第2スイッチング部
7 調光用PWM信号生成部
8 調光用スイッチング部
9 駆動回路
10 電源部
11 調色指令入力部
12 調光指令入力部
21 第1LED
22 第2LED
81 第1スイッチ
82 第2スイッチ
83 スイッチ駆動回路
Sa 調色指令
Sb 調光指令
SPWM1 調色用第1PWM信号
SPWM2 調色用第2PWM信号
SPWM0 調光用PWM信号
図1
図2
図3