(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】P2024030939
(43)【公開日】2024-03-07
(54)【発明の名称】発光装置
(51)【国際特許分類】
H05B 45/24 20200101AFI20240229BHJP
H05B 45/46 20200101ALI20240229BHJP
H05B 45/14 20200101ALI20240229BHJP
【FI】
H05B45/24
H05B45/46
H05B45/14
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022134189
(22)【出願日】2022-08-25
(71)【出願人】
【識別番号】000131430
【氏名又は名称】シチズン電子株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】000001960
【氏名又は名称】シチズン時計株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100114018
【弁理士】
【氏名又は名称】南山 知広
(74)【代理人】
【識別番号】100180806
【弁理士】
【氏名又は名称】三浦 剛
(74)【代理人】
【識別番号】100160716
【弁理士】
【氏名又は名称】遠藤 力
(72)【発明者】
【氏名】堺 圭亮
【テーマコード(参考)】
3K273
【Fターム(参考)】
3K273AA09
3K273BA10
3K273CA02
3K273CA10
3K273CA13
3K273CA22
3K273DA02
3K273DA03
3K273EA07
3K273EA25
3K273EA35
3K273FA03
3K273FA04
3K273FA07
3K273FA14
3K273FA24
3K273FA27
3K273FA41
3K273GA02
3K273GA17
3K273GA18
3K273GA25
(57)【要約】
【課題】供給される入力電流の変化に応じた出射光の色温度の変化を所望の状態に制御可能な発光装置を提供する。
【解決手段】発光装置1は、第1電流I
1が供給されたときに、第1光を出射する第1発光素子群11と、第1発光素子群11に並列接続され、第2電流I
2が供給されたときに、第1光と異なる第2光を出射する第2発光素子群12と、第1電流I
1の電流値を示す第1電流値情報を取得する第1電流取得回路31と、第1電流I
1の複数の電流値のそれぞれに対する第2電流I
2の比率を示す複数の第2電流比情報を含む電流比情報34を記憶する記憶回路32と、電流比情報34を参照して、第1電流値情報に対応する電流値から第2電流比情報を抽出する電流比抽出回路33と、第2電流比情報に対応する比率となるように、第2電流I
2を制御する電流制御回路25とを有する。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1電流が供給されたときに、第1光を出射する第1発光素子群と、
前記第1発光素子群に並列接続され、第2電流が供給されたときに、前記第1光と異なる第2光を出射する第2発光素子群と、
前記第1電流の電流値を示す第1電流値情報を取得する第1電流取得回路と、
前記第1電流の複数の電流値のそれぞれに対する前記第2電流の比率を示す複数の第2電流比情報を含む電流比情報を記憶する記憶回路と、
前記電流比情報を参照して、前記第1電流値情報に対応する電流値から前記第2電流比情報を抽出する電流比抽出回路と、
前記第2電流比情報に対応する比率となるように、前記第2電流を制御する電流制御回路と、
を有することを特徴とする発光装置。
【請求項2】
前記複数の第2電流比情報は、供給される入力電流の電流値の変化に応じて、前記第1光と前記第2光とが混色された出射光の色温度が線形に変化するように規定される、請求項1に記載の発光装置。
【請求項3】
前記第1光の色温度である第1温度は、前記第2光の色温度である第2温度よりも低い、請求項1又は2に記載の発光装置。
【請求項4】
前記第1発光素子群及び前記第2発光素子群に並列接続され、第3電流が供給されたときに、前記第1光及び前記第2光と相違する第3光を出射する第3発光素子群を更に有し、
前記電流比情報は、前記第1電流の複数の電流値のそれぞれに対する前記第3電流の比率を示す複数の第3電流比情報を更に含み、
前記電流比抽出回路は、前記第1電流値情報に対応する電流値から前記第3電流比情報を更に抽出し、
前記電流制御回路は、前記第3電流比情報に対応する比率となるように、前記第3電流を更に制御する、請求項1に記載の発光装置。
【請求項5】
前記複数の第2電流比情報及び前記複数の第3電流比情報は、供給される入力電流の電流値の変化に応じて、前記第1光、前記第2光及び前記第3光とが混色された出射光の色温度が線形に変化するように規定される、請求項4に記載の発光装置。
【請求項6】
前記第1光は緑色光であり、前記第2光は青色光であり、前記第3光は赤色光である、請求項4又は5に記載の発光装置。
【請求項7】
前記第1光は緑色光であり、前記第2光はアジュール光であり、前記第3光は赤色光である、請求項4又は5に記載の発光装置。
【請求項8】
前記第1発光素子群、前記第2発光素子群及び第3発光素子群に並列接続され、第4電流が供給されたときに、第4光を出射する第4発光素子群を更に有し、
前記電流比情報は、前記第4電流の複数の電流値のそれぞれに対する前記第4電流の比率を示す複数の第4電流比情報を更に含み、
前記電流比抽出回路は、前記第1電流値情報に対応する電流値から前記第4電流比情報を更に抽出し、
前記電流制御回路は、前記第4電流比情報に対応する比率となるように、前記第4電流を更に制御し、
前記第1光は白色光であり、前記第2光は緑色光であり、前記第3光は青色光であり、前記第4光は赤色光である、請求項5に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光装置に関する。
【背景技術】
【0002】
供給される電流が小さいときに電球色とも称される低い色温度を有する光を出射し、供給される電流が大きくなるに従って昼白色とも称される高い色温度を有する光を出射するように制御される発光装置が知られている(例えば、特許文献1を参照)。特許文献1に記載される発光装置では、供給される電流が所定のしきい値を超えたときに、色温度が電球色である光を出射する発光素子からの光の出射を停止することで、広い色温度の範囲に亘る調色が可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1に記載される発光装置は、色温度が電球色である光を出射する発光素子に供給される電流を線形に減少させると共に、色温度が昼白色である光を出射する発光素子に供給される電流を線形に増加させることで、出射光を調色する。特許文献1に記載される発光装置では、出射光は、電球色及び昼白色である光を出射する発光素子に供給させる電流を線形に変化させることで調色されるため、供給される入力電流の変化に応じた出射光の色温度の変化を制御することは容易ではない。
【0005】
本発明は、このような課題を解決するものであり、供給される入力電流の変化に応じた出射光の色温度の変化を所望の状態に制御可能な発光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】
【0006】
本発明に係る発光装置は、第1電流が供給されたときに、第1光を出射する第1発光素子群と、第1発光素子群に並列接続され、第2電流が供給されたときに、第1光と異なる第2光を出射する第2発光素子群と、第1電流の電流値を示す第1電流値情報を取得する第1電流取得回路と、第1電流の複数の電流値のそれぞれに対する第2電流の比率を示す複数の第2電流比情報を含む電流比情報を記憶する記憶回路と、電流比情報を参照して、第1電流値情報に対応する電流値から第2電流比情報を抽出する電流比抽出回路と、第2電流比情報に対応する比率となるように、第2電流を制御する電流制御回路とを有する。
【0007】
さらに、本発明に係る発光装置では、複数の第2電流比情報は、供給される入力電流の電流値の変化に応じて、第1光と第2光とが混色された出射光の色温度が線形に変化するように規定されることが好ましい。
【0008】
さらに、本発明に係る発光装置では、第1光の色温度である第1温度は、第2光の色温度である第2温度よりも低いことが好ましい。
【0009】
さらに、本発明に係る発光装置は、第1発光素子群及び第2発光素子群に並列接続され、第3電流が供給されたときに、第1光及び第2光と相違する第3光を出射する第3発光素子群を更に有し、電流比情報は、第1電流の複数の電流値のそれぞれに対する第3電流の比率を示す複数の第3電流比情報を更に含み、電流比抽出回路は、第1電流値情報に対応する電流値から第3電流比情報を更に抽出し、電流制御回路は、第3電流比情報に対応する比率となるように、第3電流を更に制御することが好ましい。
【0010】
さらに、本発明に係る発光装置では、複数の第2電流比情報及び複数の第3電流比情報は、供給される入力電流の電流値の変化に応じて、第1光、第2光及び第3光とが混色された出射光の色温度が線形に変化するように規定されることが好ましい。
【0011】
さらに、本発明に係る発光装置では、第1光は緑色光であり、第2光は青色光であり、第3光は赤色光であることが好ましい。
【0012】
さらに、本発明に係る発光装置では、第1光は緑色光であり、第2光はアジュール光であり、第3光は赤色光であることが好ましい。
【0013】
さらに、本発明に係る発光装置では、第1発光素子群、第2発光素子群及び第3発光素子群に並列接続され、第4電流が供給されたときに、第4光を出射する第4発光素子群を更に有し、電流比情報は、第4電流の複数の電流値のそれぞれに対する第4電流の比率を示す複数の第4電流比情報を更に含み、電流比抽出回路は、第1電流値情報に対応する電流値から第4電流比情報を更に抽出し、電流制御回路は、第4電流比情報に対応する比率となるように、第4電流を更に制御し、第1光は白色光であり、第2光は緑色光であり、第3光は青色光であり、第4光は赤色光であることが好ましい。
【発明の効果】
【0014】
本発明に係る発光装置は、供給される入力電流の変化に応じた出射光の色温度の変化を所望の状態に制御可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【
図1】第1実施形態に係る発光装置の回路ブロック図である。
【
図4】(a)は
図3に示す第2電流比情報の詳細を示す図であり、(b)は
図1に示す発光装置に供給される入力電流と
図1に示す発光装置から出射される光の色温度との関係を示す図であり、(c)は
図1に示す発光装置に供給される入力電流と
図1に示す第1発光素子群及び第2発光素子群のそれぞれに供給される電流との関係を示す図である。
【
図5】(a)は
図1及び第1比較例に係る発光装置に供給される入力電流と
図1に示す発光装置及び第1比較例に係る発光装置から出射される光の色温度との関係を示す図であり、(b)は第1比較例に係る発光装置から出射される光の色温度の変化を示す図である。
【
図6】
図1に示す発光装置から出射される光の色温度の変化を示す図である。
【
図7】第2実施形態に係る発光装置の回路ブロック図である。
【
図10】(a)は
図9に示す電流比情報の詳細を示す図であり、(b)は
図7に示す発光装置に供給される入力電流と
図7に示す発光装置から出射される光の色温度との関係を示す図であり、(c)は
図7に示す発光装置に供給される入力電流と
図7に示す第1発光素子群及び第2発光素子群のそれぞれに供給される電流との関係を示す図である。
【
図11】特許文献1に示す発光装置から出射される光の色温度の変化を示す図である。
【
図12】
図7に示す発光装置から出射される光の色温度の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明に係る発光装置について図を参照しつつ説明する。但し、本開示の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。
【0017】
(第1実施形態に係る発光装置の構成および機能)
図1は、第1実施形態に係る発光装置の回路ブロック図である。
【0018】
発光装置1は、第1発光素子群11と、第2発光素子群12と、電流制御回路20と、演算回路30と、第1電極101と、第2電極102とを有する。発光装置1では、電流源100から入力電流IINが供給されることに応じて、第1発光素子群11及び第2発光素子群12に含まれる発光素子が光を出射する。また、発光装置1は、第1発光素子群11に供給される第1電流I1に応じて第2発光素子群12に供給される第2電流I2を変化させる。発光装置1では、演算回路30は、出射光の色温度が入力電流IINの変化に対して線形に変化するように、第1電流I1が増加するに従って第2電流I2を増加させる。
【0019】
第1発光素子群11は、直列接続された5個の第1発光素子13を含む。5個の第1発光素子13のそれぞれは、第1電流I1が流れることにより、黒体軌跡上の2700Kである第1色温度を有する第1光を出射するSMD型の発光素子である。なお、5個の第1発光素子13のそれぞれは、蛍光体によって封止されたLEDダイであってもよく、チップサイズパッケージ(Chip Scale Package、CSP)型の発光素子であってもよい。また、5個の第1発光素子13のそれぞれから出射される第1光の色温度は3000K等の2700K以外の色温度の暖色光であってもよい。また、第1発光素子13の数は、1又は2以上でもよく、第1発光素子13は直並列接続されてもよい。
【0020】
第2発光素子群12は、直列接続された4個の第2発光素子14を含む。4個の第2発光素子14のそれぞれは、第2電流I2が流れることにより、黒体軌跡上の6500Kである第2色温度を有する第1光を出射するSMD型の発光素子である。なお、4個の第2発光素子14のそれぞれは、蛍光体によって封止されたLEDダイであってもよく、CSP型の発光素子であってもよい。4個の第2発光素子14のそれぞれから出射される第2光の色温度は6000K等の6500K以外の色温度の寒色光であってもよい。また、第2発光素子14の数は、1又は2以上でもよく、第2発光素子14は直並列接続されてもよい。
【0021】
電流制御回路20は、分圧回路21と、第1定電圧回路22とを有し、第1電流I1の電流値を示す第1電流値信号VI1を演算回路30に出力すると共に、第2電流比情報SEL1が演算回路30から入力される。電流制御回路20は、第2電流I2の第1電流I1に対する比率が演算回路30から入力される第2電流比情報SEL1に対応する比率となるように、第2電流I2を制御する。
【0022】
【0023】
分圧回路21は、分圧検出抵抗41と、分圧オペアンプ42と、ラダー抵抗回路43と、第1マルチプレクサ44と、出力オペアンプ46とを有する半導体装置である。分圧回路21は、第1発光素子群11の最終段の第1発光素子13のカソードの電圧である基準電圧Vrefと同一の電圧である分割電圧Vdivを分圧して、第2発光素子群12に流れる第2電流I2の電流値を制御するために使用される第1分圧電圧V1を生成する。分圧検出抵抗41は、数Ω程度の抵抗値を有する抵抗であり、一端が入力端子INを介して第1発光素子群11に接続され、他端が接地される。分圧検出抵抗41は、第1発光素子群11から第1電流I1が供給されることにより、両端に印加される電圧を基準電圧Vrefとして検出する。
【0024】
分圧オペアンプ42は、非反転入力端子が分圧検出抵抗41の一端に接続され、反転入力端子が出力端子に接続されたオペアンプであり、分圧検出抵抗41の一端の電圧をラダー抵抗回路43に出力するバッファ素子である。分圧オペアンプ42は、非反転入力端子に入力される基準電圧Vrefと同一の電圧である分割電圧Vdivを、ラダー抵抗回路43に出力する。
【0025】
ラダー抵抗回路43は、直列接続された複数の抵抗43aを有し、一端が分圧オペアンプ42の出力端子に接続され、他端が接地され、分圧オペアンプ42を介して入力される分圧検出抵抗41の一端に印加される電圧を分圧する。抵抗43aの合成抵抗値は、数kΩ程度であり、分圧検出抵抗41の抵抗値よりも大きい。
【0026】
第1マルチプレクサ44は、第1選択回路とも称され、複数の第1選択入力端子SELIN1、第1制御端子CNT1及び第1選択出力端子SELOUT1を有する。複数の第1選択入力端子SELIN1のそれぞれは、ラダー抵抗回路43が有する複数の抵抗43aの一端にそれぞれが接続される。第1制御端子CNT1は、複数の第1選択入力端子SELIN1の何れか1つを選択する第2電流比情報SEL1が演算回路30から入力される。第1選択出力端子SELOUT1は、第2電流比情報SEL1が第1制御端子CNT1に入力されることによって選択された第1選択入力端子SELIN1に電気的に接続される。第1マルチプレクサ44は、選択された第1選択入力端子SELIN1に入力される分圧電圧を第1分圧電圧V1として出力する。第1選択出力端子SELOUT1は第1定電圧回路22に接続され、第1マルチプレクサ44は第1分圧電圧V1を第1定電圧回路22に出力する。マルチプレクサの回路構成は、良く知られているので、第1マルチプレクサ44の回路構成の詳細な説明は省略する。
【0027】
出力オペアンプ46は、非反転入力端子が分圧検出抵抗41の一端に接続され、反転入力端子が出力端子に接続されたオペアンプであり、分圧検出抵抗41の一端の電圧と同一の電圧を出力端子OUTに出力するバッファ素子である。出力オペアンプ46は、非反転入力端子に入力される基準電圧Vrefと同一の電圧である第1電流値信号VI1を、出力端子OUTを介して演算回路30に出力する。
【0028】
第1定電圧回路22は、第1スイッチ22aと、第1検出抵抗22bと、第1コンパレータ22cとを有し、第1分圧電圧V1が入力され、第1分圧電圧V1に応じた第2電流I2を第2発光素子群12に流す。第1スイッチ22aは、nMOSFETであり、一端であるドレインが第2発光素子群12に接続され、他端であるソースが第1検出抵抗22bの一端に接続され、制御端子であるゲートが第1コンパレータ22cの出力端子に接続される。第1検出抵抗22bの他端は、接地される。第1コンパレータ22cは、第1オペアンプとも称され、非反転入力端子である第1入力端子及び反転入力端子である第2入力端子の入力インピーダンスが非常に高く無限大と見なすことが可能である。第1コンパレータ22cの第1入力端子は、分圧回路21が有する第1マルチプレクサ44の第1選択出力端子SELOUT1に接続され、第1分圧電圧V1が入力される。第1コンパレータ22cの第2入力端子は、第1検出抵抗22bの一端に接続され、第1検出抵抗22bの両端の電圧である第1検出電圧VD1が入力される。第1コンパレータ22cは、入力される第1分圧電圧V1と、第1検出抵抗22bに印加される第1検出電圧VD1とを比較して、第1分圧電圧V1が第1検出電圧VD1と一致するように、第1スイッチ22aを制御する。第1検出抵抗22bの抵抗値は、分圧検出抵抗41の抵抗値と同一である。
【0029】
演算回路30は、一例ではマイクロプロセッサ(Micro Processor Unit、MPU)であり、第1電流取得回路31と、記憶回路32と、電流比抽出回路33とを有する。演算回路30は、分圧回路21から第1電流値信号VI1が入力されることに応じて、第2電流比情報SEL1を分圧回路21に出力する。
【0030】
第1電流取得回路31は、ADコンバータ(Analog-to-Digital Converter、ADC)であり、分圧回路21から入力されるアナログ信号である第1電流値信号VI1を、デジタル信号に変換する。第1電流取得回路31は、変換したデジタル信号を第1電流の電流値を示す第1電流値情報として取得し、取得した第1電流値情報を電流比抽出回路33に出力する。電流比抽出回路33は、入力された第1電流値情報を記憶する。
【0031】
記憶回路32は、ROM(Read Only Memory)及びフラッシュメモリー等の不揮発性メモリである。記憶回路32は、第1電流I1の複数の電流値のそれぞれに対する第2電流I2の比率を示す複数の第2電流比情報SEL1を含むルックアップテーブル(LUT)である電流比情報34を電流比抽出回路33から読み出し可能に記憶する。
【0032】
【0033】
電流比情報34は、第1電流I1の電流値を示す情報が識別子に関連付けて記憶されると共に、第2電流比情報SEL1が識別子に関連付けて記憶する。第1電流I1の電流値を示す情報I1‐1及び第2電流比情報SEL1‐1は、識別子D1に関連付けて記憶され、第1電流I1の電流値を示す情報I1‐2及び第2電流比情報SEL1‐2は、識別子D2に関連付けて記憶される。以降同様に、第1電流I1の電流値を示す情報I1‐n及び第2電流比情報SEL1‐nは、識別子Dnに関連付けて記憶される。
【0034】
図4(a)は第2電流比情報SEL1の詳細を示す図であり、
図4(b)は発光装置1に供給される入力電流I
INと発光装置1から出射される光の色温度との関係を示す図である。
図4(c)は、発光装置1に供給される入力電流I
INと、第1発光素子群11及び第2発光素子群12のそれぞれに供給される第1電流I
1及び第2電流I
2との関係を示す図である。
図4(a)において、横軸は第1電流I
1〔mA〕を示し、縦軸は第2電流比情報SEL1が示す第1電流I
1に対する第2電流I
2の比率〔%〕を示す。
図4(b)において、横軸は入力電流I
IN〔mA〕を示し、縦軸は発光装置1から出射される光の色温度(Correlated Color Temperature、CCT)〔K〕を示す。
図4(c)において、横軸は入力電流I
IN〔mA〕を示し、縦軸は第1電流I
1に対する第2電流I
2〔mA〕を示し、波形W101は第1電流I
1を示し、波形W102は第2電流I
2を示す。
【0035】
第2電流比情報SEL1は、出射光の色温度が入力電流IINの変化に対して線形に変化するように設定される。具体的には、第2電流比情報SEL1は、入力電流IIN及び第1電流I1が大きくなるに従って、増加率が高くなるように設定される。第2電流比情報SEL1が入力電流IIN及び第1電流I1が大きくなるに従って、増加率が高くなるように設定されることで、発光装置1の出射光の色温度は、入力電流IINの変化に対して線形に変化する。
【0036】
電流比抽出回路33は、CMOSトランジスタ素子により形成される論理回路であり、記憶回路32に記憶される電流比情報34を参照して、第1電流取得回路31によって取得された第1電流値情報に対応する電流値から第2電流比情報SEL1を抽出する。まず、電流比抽出回路33は、第1電流値信号VI1に対応するデジタル信号である第1電流値情報が第1電流取得回路31から入力される。次いで、電流比抽出回路33は、第1電流取得回路31から入力された第1電流値情報を記憶する。次いで、電流比抽出回路33は、電流比情報34を参照して、第1電流値情報に対応する電流値に関連付けられる第2電流比情報SEL1を抽出する。そして、電流比抽出回路33は、抽出した第2電流比情報SEL1を分圧回路21に出力する。
【0037】
第1電極101及び第2電極102のそれぞれは、電流源100に接続され、電流源100から供給される電流Iを第1発光素子群11及び第2発光素子群12のそれぞれに供給する。電流源100は、第1電極101に供給する電流を変更可能な可変定電流電源である。
【0038】
発光装置1では、分圧回路21は、演算回路30から第2電流比情報SEL1が入力されることに応じて、第1定電圧回路22に第1分圧電圧V1を出力する。第1定電圧回路22が分圧回路21から入力される第1分圧電圧V1に応じた第2電流I2を第2発光素子群12に流すことで、発光装置1の出射光の色温度は、入力電流IINの変化に対して線形に変化する。
【0039】
(第1実施形態に係る発光装置の作用効果)
発光装置1は、第1電流I1の電流値に対する第2電流I2の比率を示す第2電流比情報SEL1を含む電流比情報34を参照して抽出された第2電流比情報SEL1を使用して第2電流I2を制御する。発光装置1は、電流比情報34に含まれる第2電流比情報SEL1を使用して第2電流I2を制御するので、第1電流I1及び第2電流I2の合計の電流である入力電流IINの変化に応じた出射光の色温度の変化を所望の状態に制御することができる。
【0040】
また、発光装置1では、第2電流比情報SEL1は、出射光の色温度が入力電流IINの変化に対して線形に変化するように設定されるので、入力電流IINを一定の間隔で変化させたときに、出射光の色温度は一定の間隔で変化させることができる。
【0041】
図5(a)は発光装置1及び第1比較例に係る発光装置に供給される入力電流と発光装置1及び第1比較例に係る発光装置から出射される光の色温度との関係を示す図であり、
図5(b)は第1比較例に係る発光装置から出射される光の色温度の変化を示す図である。
図5(a)において、横軸は入力電流〔mA〕を示し、縦軸は出射光の色温度〔K〕を示し、波形W201は発光装置1の出射光の色温度を示し、波形W202は第1比較例に係る発光装置の出射光の色温度を示す。
図5(b)において、横軸はCIE xy色度図におけるx色度座標を示し、縦軸はCIE xy色度図におけるy色度座標を示す。
【0042】
第1比較例に係る発光装置は、記憶回路32に記憶される電流比情報が電流比情報34と相違する。記憶回路32に記憶される電流比情報以外の第1比較例に係る発光装置の構成要素の構成及び機能は、発光装置1と同一である。第1比較例に係る発光装置において、記憶回路32に記憶される電流比情報は、特許文献1に記載される発光装置と同様に、入力電流IINの増加に従って、第2電流I2が線形に増加するように第2電流比情報SEL1が規定される。
【0043】
第1比較例に係る発光装置では、入力電流IINの増加に従って第2電流I2が線形に増加するように第2電流比情報SEL1が規定されるので、出射光の色温度は、入力電流IINの変化に従って線形に変化せずに白熱球と同様に非線形に変化する。第1比較例に係る発光装置では、射光の色温度は、入力電流IINの変化に従って非線形に変化するので、入力電流IINを一定の間隔で変化させたときに、出射光の色温度は一定の間隔で変化しない。
【0044】
図6は、発光装置1から出射される光の色温度の変化を示す図である。
【0045】
発光装置1では、出射光の色温度が入力電流IINの変化に対して線形に変化するので、入力電流IINを一定の間隔で変化させたときに、出射光の色温度は一定の間隔で変化させることができる。
【0046】
また、発光装置1では、第1発光素子13が出射する第1光は色温度が低い暖色光であるのに対し、第2発光素子14が出射する第2光は色温度が高い寒色光である。発光装置1では、第2発光素子14に供給される第2電流I2の電流値は、第1発光素子13に供給される第1電流I1の電流値以下であるため、出射光の色度は、第1光の色度と、第1光の色度と第2光の色度の中間の色度との間で制御される。発光装置1では、第1光を暖色光とし且つ第2光を第1光よりも色温度が高い寒色光とすることで、第1光を寒色光とし且つ第2光を暖色光とする場合よりも汎用性が高い色温度制御が可能になる。
【0047】
一般的な白色は2700K~6500K程度の色温度とされることが多い。仮に第1光として寒色光を選び、寒色光と暖色光に同じ電流を流して2700Kの色温度を再現する場合に、暖色光の色度座標は橙側の色度座標範囲を外れた値をとる必要がある。しかし、第1光として暖色光を選び、暖色光と寒色光に同じ電流を流して6500Kの色温度を再現する場合に、寒色光の色度座標は青側の色度座標範囲内の値とすることができる。よって、発光装置1では、第1光を暖色光とし且つ第2光を第1光よりも色温度が高い寒色光とすることで、第1光を寒色光とし且つ第2光を暖色光とする場合よりも汎用性が高い色温度制御が可能になる。
【0048】
また、発光装置1は、電流比情報34に記憶される第2電流比情報SEL1を使用して第2電流I2を制御するので、簡易な回路構成により第2電流I2の制御が可能である。
【0049】
(第2実施形態に係る発光装置の構成および機能)
図7は、第2実施形態に係る発光装置の回路ブロック図である。
【0050】
発光装置2は、第1発光素子群51と、第2発光素子群52と、第3発光素子群53と、電流制御回路25と、演算回路60と、第1電極101と、第2電極102とを有する。発光装置2では、電流源100から入力電流IINが供給されることに応じて、第1発光素子群51、第2発光素子群52及び第3発光素子群53に含まれる発光素子が光を出射する。また、発光装置2は、第1発光素子群51に供給される第1電流I1に応じて第2発光素子群52に供給される第2電流I2及び第3発光素子群53に供給される第3電流I3を変化させる。発光装置2では、演算回路30は、出射光の色温度が入力電流IINの変化に対して線形に変化するように、第1電流I1が増加するに従って第2電流I2及び第3電流I3を変化させる。
【0051】
第1発光素子群51は、直列接続された5個の第1発光素子54を含む。5個の第1発光素子54のそれぞれは、第1電流I1が流れることにより、主波長が550nmである緑色光である第1光を出射するSMD型の発光素子である。なお、5個の第1発光素子54のそれぞれは、蛍光体によって封止されたLEDダイであってもよく、CSP型の発光素子であってもよい。また、第1発光素子54の数は、1又は2以上でもよく、第1発光素子54は直並列接続されてもよい。
【0052】
第2発光素子群52は、直列接続された4個の第2発光素子55を含む。4個の第2発光素子55のそれぞれは、第2電流I2が流れることにより、主波長が450nmである青色光である第1光を出射するSMD型の発光素子である。なお、4個の第2発光素子55のそれぞれは、蛍光体によって封止されたLEDダイであってもよく、CSP型の発光素子であってもよい。また、第2発光素子55の数は、1又は2以上でもよく、第2発光素子55は直並列接続されてもよい。
【0053】
第3発光素子群53は、直列接続された4個の第3発光素子56を含む。4個の第3発光素子56のそれぞれは、第3電流I3が流れることにより、主波長が620nmである赤色光である第1光を出射するSMD型の発光素子である。なお、4個の第3発光素子56のそれぞれは、蛍光体によって封止されたLEDダイであってもよく、CSP型の発光素子であってもよい。また、第3発光素子56の数は、1又は2以上でもよく、第3発光素子56は直並列接続されてもよい。
【0054】
電流制御回路25は、分圧回路26と、第1定電圧回路27と、第2定電圧回路28とを有し、第1電流I1の電流値を示す第1電流値信号VI1を演算回路60に出力すると共に、第2電流比情報SEL1及び第3電流比情報SEL2が演算回路60から入力される。電流制御回路25は、第2電流I2及び第3電流I3の第1電流I1に対する比率が演算回路60から入力される第2電流比情報SEL1及び第3電流比情報SEL2に対応する比率となるように、第2電流I2及び第3電流I3を制御する。
【0055】
【0056】
分圧回路26は、第2マルチプレクサ45有することが分圧回路21と相違する。第2マルチプレクサ45以外の分圧回路26の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された分圧回路21の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【0057】
第2マルチプレクサ45は、第2選択回路とも称され、複数の第2選択入力端子SELIN2、第2制御端子CNT2及び第2選択出力端子SELOUT2を有し、第1マルチプレクサ44に並列接続される。複数の第2選択入力端子SELIN2のそれぞれは、複数の第1選択入力端子SELIN1と共に、ラダー抵抗回路43が有する複数の抵抗43aの一端にそれぞれが接続される。第2制御端子CNT2は、複数の第2選択入力端子SELIN2の何れか1つを選択する第2電流比情報SEL2が演算回路60から入力される。第2選択出力端子SELOUT2は、第2電流比情報SEL2が第2制御端子CNT2に入力されることによって選択された第2選択入力端子SELIN2に電気的に接続される。第2マルチプレクサ45は、選択された第2選択入力端子SELIN2に入力される分圧電圧を第2分圧電圧V2として出力する。第2選択出力端子SELOUT2は第2定電圧回路28に接続され、第2マルチプレクサ45は第2分圧電圧V2を第2定電圧回路28に出力する。第2マルチプレクサ45の回路構成の詳細な説明は省略する。
【0058】
第1定電圧回路27は、第1定電圧回路22と同様に、第1スイッチ22aと、第1検出抵抗22bと、第1コンパレータ22cとを有し、第1分圧電圧V1が入力され、第1分圧電圧V1に応じた第2電流I2を第2発光素子群52に流す。第1定電圧回路27の構成及び機能は、第1定電圧回路22の構成及び機能と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【0059】
第2定電圧回路28は、第2スイッチ28aと、第2検出抵抗28bと、第2コンパレータ28cとを有し、第2分圧電圧V2が入力され、第2分圧電圧V2に応じた第3電流I3を第3発光素子群53に流す。第2スイッチ28aは、nMOSFETであり、一端であるドレインが第3発光素子群53に接続され、他端であるソースが第2検出抵抗28bの一端に接続され、制御端子であるゲートが第2コンパレータ28cの出力端子に接続される。第2検出抵抗28bの他端は、接地される。第2コンパレータ28cは、第2オペアンプとも称され、非反転入力端子である第1入力端子及び反転入力端子である第2入力端子の入力インピーダンスが非常に高く無限大と見なすことが可能である。第2コンパレータ28cの第1入力端子は、分圧回路26が有する第2マルチプレクサ45の第2選択出力端子SELOUT2に接続され、第2分圧電圧V2が入力される。第2コンパレータ28cの第2入力端子は、第2検出抵抗28bの一端に接続され、第2検出抵抗28bの両端の電圧である第2検出電圧VD2が入力される。第2コンパレータ28cは、入力される第2分圧電圧V2と、第2検出抵抗28bに印加される第2検出電圧VD2とを比較して、第2分圧電圧V2と第2検出電圧VD2が一致するように、第2スイッチ28aを制御する。第2検出抵抗28bの抵抗値は、分圧検出抵抗41及び第1検出抵抗22bの抵抗値と同一である。
【0060】
演算回路60は、記憶回路62及び電流比抽出回路63を記憶回路32及び電流比抽出回路33の代わりに有することが演算回路30と相違する。記憶回路62は、電流比情報64を電流比情報34の代わりに記憶することが記憶回路32と相違する。電流比抽出回路63及び電流比情報64以外の演算回路60の構成要素の構成及び機能は、演算回路30の構成要素の構成及び機能と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【0061】
【0062】
電流比情報64は、第1電流I1の電流値を示す情報及び第2電流比情報SEL1に加えて、第3電流比情報SEL2が識別子に関連付けて記憶することが電流比情報34と相違する。第1電流I1の電流値を示す情報I1‐1、第2電流比情報SEL1‐1及び第2電流比情報SEL2‐1は、識別子D1に関連付けて記憶される。第1電流I1の電流値を示す情報I1‐2、第2電流比情報SEL1‐2及び第2電流比情報SEL2‐2は、識別子D2に関連付けて記憶される。以降同様に、第1電流I1の電流値を示す情報I1‐n、第2電流比情報SEL1‐n及び第2電流比情報SEL2‐nは、識別子Dnに関連付けて記憶される。
【0063】
図10(a)は第2電流比情報SEL1及び第3電流比情報SEL2の詳細を示す図であり、
図10(b)は発光装置2に供給される入力電流I
INと発光装置2から出射される光の色温度との関係を示す図である。
図10(c)は、発光装置2に供給される入力電流I
INと、第1発光素子群51、第2発光素子群52及び第3発光素子群53のそれぞれに供給される第1電流I
1、第2電流I
2及び第3電流I
3との関係を示す図である。
図10(a)において、横軸は第1電流I
1〔mA〕を示し、縦軸は第2電流比情報SEL1及び第3電流比情報SEL2が示す第1電流I
1に対する第2電流I
2及び第3電流I
3の比率〔%〕を示す。また、波形W301は第2電流I
2を示し、波形W302は第3電流I
3を示す。
図10(b)において、横軸は入力電流I
IN〔mA〕を示し、縦軸は発光装置2から出射される光の色温度〔K〕を示す。
図10(c)において、横軸は入力電流I
IN〔mA〕を示し、縦軸は第1電流I
1に対する第2電流I
2〔mA〕及び第3電流I
3〔mA〕を示し、波形W401は第1電流I
1を示し、波形W402は第2電流I
2を示し、波形W403は第3電流I
3を示す。
【0064】
第2電流比情報SEL1及び第3電流比情報SEL2は、出射光の色温度が入力電流IINの変化に対して線形に変化するように設定される。具体的には、第2電流比情報SEL1は、入力電流IIN及び第1電流I1が大きくなるに従って、略線形に単調増加するように設定される。また、第3電流比情報SEL2は、第1電流I1が大きくなるに従って、略単調減少するように設定されると共に、入力電流IINが大きくなるに従って増加した後に、入力電流IINが更に大きくなると、減少するように設定される。
【0065】
電流比抽出回路63は、電流比抽出回路33と同様に、CMOSトランジスタ素子により形成される論理回路である。電流比抽出回路63は、記憶回路62に記憶される電流比情報64を参照して、第1電流取得回路31によって取得された第1電流値情報に対応する電流値から第2電流比情報SEL1及び第3電流比情報SEL2を抽出する。まず、電流比抽出回路63は、第1電流値信号VI1に対応するデジタル信号である第1電流値情報を第1電流取得回路31から入力される。次いで、電流比抽出回路63は、第1電流取得回路31から入力された第1電流値情報を記憶する。次いで、電流比抽出回路63は、電流比情報64を参照して、第1電流値情報に対応する電流値に関連付けられる第2電流比情報SEL1及び第3電流比情報SEL2を抽出する。そして、電流比抽出回路33は、抽出した第2電流比情報SEL1及び第3電流比情報SEL2を分圧回路26に出力する。
【0066】
発光装置2では、分圧回路26は、演算回路60から第2電流比情報SEL1及び第3電流比情報SEL2が入力されることに応じて、第1定電圧回路27に第1分圧電圧V1を出力すると共に。第2定電圧回路28に第2分圧電圧V2として出力する。第1定電圧回路27は分圧回路26から入力される第1分圧電圧V1に応じた第2電流I2を第2発光素子群52に流し、第2定電圧回路28は分圧回路26から入力される第2分圧電圧V2に応じた第3電流I3を第3発光素子群53に流す。第1定電圧回路27が第1分圧電圧V1に応じた第2電流I2を第2発光素子群52に流し、第2定電圧回路28が第2分圧電圧V2に応じた第3電流I3を第3発光素子群53に流すことで、発光装置2の出射光の色温度は入力電流IINの変化に対して線形に変化する。
【0067】
(第2実施形態に係る発光装置の作用効果)
発光装置2は、第1電流I1の電流値に対する第2電流I2及び第3電流I3の比率を示す第2電流比情報SEL1及び第3電流比情報SEL2を含む電流比情報64を参照して第2電流I2及び第3電流I3を制御する。発光装置2は、電流比情報64に含まれる第2電流比情報SEL1及び第3電流比情報SEL2を使用して第2電流I2及び第3電流I3を制御するので、供給される入力電流IINの変化に応じた出射光の色温度の変化を所望の状態に制御することができる。
【0068】
また、発光装置2では、第2電流比情報SEL1及び第3電流比情報SEL2は、出射光の色温度が入力電流IINの変化に対して線形に変化するように設定されるので、入力電流IINを一定の間隔で変化させたときに、出射光の色温度は一定の間隔で変化できる。
【0069】
図11は、第2比較例に係る発光装置から出射される光の色温度の変化を示す図である。
図11において、横軸はCIE xy色度図におけるx色度座標を示し、縦軸はCIE xy色度図におけるy色度座標を示す。
【0070】
第2比較例に係る発光装置は、記憶回路62に記憶される電流比情報が電流比情報64と相違する。記憶回路62に記憶される電流比情報以外の第2比較例に係る発光装置の構成要素の構成及び機能は、発光装置2と同一である。第2比較例に係る発光装置において、電流比情報は、特許文献1に記載される発光装置と同様に、入力電流IINの変化に従って、第2電流I2及び第3電流I3が線形に変化するように第2電流比情報SEL1及び第3電流比情報SEL2が規定される。
【0071】
第2比較例に係る発光装置では、入力電流IINの増加に従って第2電流I2及び第3電流I3が線形に変化するように第2電流比情報SEL1及び第3電流比情報SEL2が規定されるので、出射光の色温度は、入力電流IINの変化に従って線形に変化しない。第1比較例に係る発光装置では、射光の色温度は、入力電流IINの変化に従って非線形に変化するので、入力電流IINを一定の間隔で変化させたときに、出射光の色温度は一定の間隔で変化しない。
【0072】
図12は、発光装置2から出射される光の色温度の変化を示す図である。
【0073】
発光装置2では、出射光の色温度が入力電流IINの変化に対して線形に変化するので、入力電流IINを一定の間隔で変化させたときに、出射光の色温度は一定の間隔で変化させることができる。
【0074】
また、発光装置2では、第1発光素子54が出射する第1光は緑色光であり、第2発光素子55が出射する第2光は青色光であり、第3発光素子56が出射する第3光は赤色光である。発光装置2では、第2発光素子55及び第3発光素子56に供給される第2電流I2及び第3電流I3の電流値は、第1発光素子54に供給される第1電流I1の電流値以下である。発光装置2では、出射光の色度は、第1光の色度と第2光及び第3光の色度の中間の色度とによって色度図上に形成される三角形の領域の内部で制御される。発光装置2では、第1光を緑色光とし且つ第2光及び第3光を青色光及び赤色光とすることで、第1光を青色光又は赤色光とする場合よりも、一般的な白色である2700K~6500K程度の色温度を効率よく包含することができる。
【0075】
(実施形態に係る発光装置の変形例)
発光装置1及び2では、電流比情報34及び64は、出射光の色温度が入力電流IINの変化に対して線形に変化するように設定される。しかしながら、実施形態に係る発光装置では、電流比情報は、入力電流の変化に応じた出射光の色温度の変化が所望の状態になるように設定されてもよい。
【0076】
また、発光装置1及び2では、電流制御回路20及び25は、分圧回路及び定電圧回路により形成されるが、実施形態に係る発光装置では、電流制御回路は、演算回路に内蔵される等の他の回路構成によって実現されてもよい。
【0077】
また、発光装置1及び2では、第1電流取得回路31、記憶回路32及び62並びに電流比抽出回路33及び63は、演算回路30及び60に内蔵される。しかしながら、実施形態に係る発光装置では、第1電流取得回路、第1電流取得回路及び電流比抽出回路は、個別の回路素子として形成されてもよい。
【0078】
また、発光装置1及び2は、2又は3個の発光素子群を有するが、実施形態に係る発光装置は、4個以上の発光素子群を有してもよい。実施形態に係る発光装置が4個以上の発光素子群を有するとき、電流比情報において、他の発光素子群に供給される電流の比率を規定するときに基準になる第1電流が供給される第1発光素子群は、白色光を出射することが好ましい。実施形態に係る発光装置において、白色光を出射する発光素子群を第1発光素子群に規定し、他の発光素子群が赤色光、緑色光及び青色光を出射するように配置することで、一般的な白色である2700K~6500K程度の色温度を効率よく包含することができる。
【0079】
実施形態に係る発光装置は、第1発光素子群、前記第2発光素子群及び第3発光素子群に並列接続され、第4電流が供給されたときに、第4光を出射する第4発光素子群を更に有する。実施形態に係る発光装置では、電流比情報は、第1電流の複数の電流値のそれぞれに対する前記第4電流の比率を示す複数の第4電流比情報を更に含み、電流比抽出回路は、前記第1電流値情報に対応する電流値から前記第4電流比情報を更に抽出し、電流制御回路は、第4電流比情報に対応する比率となるように、第4電流を更に制御する。実施形態に係る発光装置では、第1光は白色光であり、第2光は緑色光であり、第3光は青色光であり、第4光は赤色光である。
【0080】
また、発光装置1では、直列接続される第1発光素子13の直列数を直列接続される第2発光素子14の直列数よりも多くすることで、第1スイッチ22aのソースドレイン電圧を補償する。また、発光装置2では、直列接続される第1発光素子54の直列数を直列接続される第2発光素子55及び第3発光素子56の直列数よりも多くすることで、第1スイッチ22a及び第2スイッチ28aのソースドレイン電圧を補償する。しかしながら、実施形態に係る発光装置では、第1発光素子と他の発光素子の直列数を同一として、ダイオード又はツェナーダイオードを第1発光素子に直列接続することで、他の発光素子に直列接続されるスイッチのソースドレイン電圧を補償してもよい。
【0081】
また、発光装置1及び2では、第1検出抵抗22b及び第2検出抵抗28bの抵抗値は分圧検出抵抗41の抵抗値と同一であるが、実施形態に係る発光装置では、第1検出抵抗22b及び第2検出抵抗28bの抵抗値は分圧検出抵抗41の抵抗値と相違させてもよい。実施形態に係る発光装置では、第1検出抵抗22b及び第2検出抵抗28bの抵抗値を分圧検出抵抗41の抵抗値と相違させることで、第1電流I1を変化させたときの第2電流I2及び第3電流I3の変化量を第1電流I1の変化量と相違させることができる。
【0082】
また、発光装置2では、第2発光素子群52は、主波長が450nmである青色光を出射するが、実施形態に係る発光装置では、第2発光素子群は、主波長が480nmと490nmとの間の範囲内であるアジュール光を青色光に代えて出射してもよい。実施形態に係る発光装置は、第2発光素子群がアジュール光を青色光に代えて出射することで、一般的な白色である2700K~6500K程度の色温度よりもより高い色温度の範囲に亘って黒体軌跡の近傍の色温度を有する光を出射することができる。
【0083】
また、発光装置1の分圧回路21及び発光装置2の分圧回路26では、出力端子OUTは、出力オペアンプ46の出力端子に接続されるが、実施形態に係る発光装置の分圧回路は、出力オペアンプ46は省略されてもよい。実施形態に係る発光装置の分圧回路において、出力オペアンプ46が省略されるとき、出力端子OUTは、分圧オペアンプ42の出力端子に接続され、分割電圧Vdivを出力する。
【0084】
また、発光装置1の分圧回路21及び発光装置2の分圧回路26では、出力端子OUTは、ボルテージフォロワ回路である出力オペアンプ46に接続される。しかしながら、実施形態に係る発光装置の分圧回路では、出力端子OUTは、非反転増幅回路の出力端子に接続されてもよい。出力端子OUTを非反転増幅回路の出力端子に接続することで、第1電流値信号VI1は、基準電圧Vrefを所望の増幅率で増幅し、演算回路30及び60に応じた電圧とすることができる。
【符号の説明】
【0085】
1、2 発光装置
11、51 第1発光素子群
12、52 第2発光素子群
53 第3発光素子群
20、25 電流制御回路
21、26 分圧回路
22、27 第1定電圧回路
28 第2定電圧回路
30、60 演算回路
31、61 第1電流取得回路
32、62 記憶回路
33、63 電流比抽出回路
34、64 電流比情報