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技術 照明システムおよび照明器具

出願人 パナソニックIPマネジメント株式会社
発明者 関圭介平松明則城戸大志
出願日 2015年1月9日 (5年10ヶ月経過) 出願番号 2015-003669
公開日 2016年7月14日 (4年4ヶ月経過) 公開番号 2016-129129
状態 特許登録済
技術分野 光源の回路一般
主要キーワード 定電流検出 回路ボックス 外部商用電源 電流調整回路 照明コントローラ 調光パターン 三端子レギュレータ 位相制御方式
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (13)

課題

調色の範囲を広げることができる照明ステムおよび照明器具を提供する。

解決手段

照明システム1Aは、1以上の第一発光素子直列に接続される第一発光素子列LEDG1と、第一発光素子列LEDG1に並列に接続され、1以上の第二発光素子が直列に接続される第二発光素子列LEDG2と、第一発光素子列LEDG1および第二発光素子列LEDG2を有する光源部20Aに向けて定電流を供給する定電流源30と、第一発光素子列LEDG1に直列に接続され、少なくとも第一発光素子列LEDG1に流れる電流の大きさを検出する抵抗素子Rd1と、所定の条件が満たされた場合に、第二発光素子列LEDG2に流れる電流のうちの少なくとも一部を抵抗素子Rd1に流すバイパス回路と、抵抗素子Rd1において検出された電流の大きさに依存して第一発光素子列LEDG1に流れる電流の大きさを調整する電流調整回路10Aとを備える。

概要

背景

従来、照明器具には、複数色の発光素子を有する光源部を備えるものがある(例えば、特許文献1参照)。当該特許文献1に記載の照明器具の光源は、複数の第一発光素子直列に接続した第一発光素子列と、複数の第二発光素子を直列に接続した第二発光素子列とが並列に接続されている。第一発光素子と第二発光素子とは色温度が異なる。このような照明器具では、例えば、複数の発光素子列の間で発光比率を変化させることで、様々な調色を行うことができる。

概要

調色の範囲を広げることができる照明ステムおよび照明器具を提供する。照明システム1Aは、1以上の第一発光素子が直列に接続される第一発光素子列LEDG1と、第一発光素子列LEDG1に並列に接続され、1以上の第二発光素子が直列に接続される第二発光素子列LEDG2と、第一発光素子列LEDG1および第二発光素子列LEDG2を有する光源部20Aに向けて定電流を供給する定電流源30と、第一発光素子列LEDG1に直列に接続され、少なくとも第一発光素子列LEDG1に流れる電流の大きさを検出する抵抗素子Rd1と、所定の条件が満たされた場合に、第二発光素子列LEDG2に流れる電流のうちの少なくとも一部を抵抗素子Rd1に流すバイパス回路と、抵抗素子Rd1において検出された電流の大きさに依存して第一発光素子列LEDG1に流れる電流の大きさを調整する電流調整回路10Aとを備える。

目的

本発明は、調色の範囲を広げることができる照明システムおよび照明器具を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

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請求項1

1以上の第一発光素子直列に接続される第一発光素子列と、前記第一発光素子列に並列に接続され、1以上の第二発光素子が直列に接続される第二発光素子列と、前記第一発光素子列および前記第二発光素子列を有する光源部に定電流を供給する定電流源と、前記第一発光素子列に直列に接続され、少なくとも前記第一発光素子列に流れる電流の大きさを検出する第一検出回路と、前記第一検出回路において検出された電流の大きさに依存して前記第一発光素子列に流れる電流の大きさを調整する電流調整回路と、所定の条件が満たされた場合に、前記第二発光素子列に流れる電流のうちの少なくとも一部を前記第一検出回路または前記電流調整回路に流すバイパス回路とを備える、照明ステム

請求項2

前記第一発光素子列に属する前記1以上の第一発光素子の各々の順電圧の和より、前記第二発光素子列に属する前記1以上の第二発光素子の各々の順電圧の和の方が大きい、請求項1に記載の照明システム。

請求項3

前記電流調整回路は、前記定電流の量が第一閾値以下である場合に、前記第二発光素子列に流れる電流の量が0となるように、前記第一発光素子列に流れる電流の大きさを変化させる、請求項1または2に記載の照明システム。

請求項4

前記電流調整回路は、前記定電流の大きさが前記第一閾値より大きい第二閾値以上の場合に、前記第一発光素子列に流れる電流の大きさを0にする、請求項1〜3の何れか1項に記載の照明システム。

請求項5

前記バイパス回路は、前記第二発光素子列に流れる電流のうちの少なくとも一部を前記第一検出回路に対して流し、前記照明システムは、さらに、前記第二発光素子列に直列に接続され、前記第二発光素子列に流れる電流のうちの少なくとも他の一部の大きさを検出する第二検出回路と、前記電流調整回路は、前記第一検出回路において検出された電流の大きさに加え、前記第二検出回路において検出された電流の大きさに応じて、前記第一発光素子列に流れる電流の大きさを変化させる、請求項1〜4の何れか1項に記載の照明システム。

請求項6

前記電流調整回路は、前記第一検出回路において検出された電流の大きさと基準値とを比較することにより、前記第一発光素子列に流れる電流の大きさを変化させる、請求項1〜5の何れか1項に記載の照明システム。

請求項7

前記バイパス回路は、前記第二発光素子列に流れる電流のうちの少なくとも一部を前記電流調整回路に対して流すことにより、前記基準値を前記第二検出回路における検出結果に応じて変化させる、請求項6に記載の照明システム。

請求項8

前記1以上の第一発光素子の色温度は、前記1以上の第二発光素子列の色温度よりも低い、請求項1〜7の何れか1項に記載の照明システム。

請求項9

前記第一発光素子列の配光特性と前記第二発光素子列の配光特性とが異なる、請求項1〜8の何れか1項に記載の照明システム。

請求項10

前記バイパス回路は、前記所定の条件として、前記第二発光素子列における電圧降下が前記第一発光素子列における電圧降下よりも小さい場合に、前記第二発光素子列に流れる電流のうちの少なくとも一部を前記第一検出回路または前記電流調整回路に流す、請求項1〜9の何れか1項に記載の照明システム。

請求項11

請求項1〜9の何れか1項に記載の照明システムと、前記定電流源の前記定電流の大きさを制御する調光器とを備える、照明器具

技術分野

0001

本発明は、照明ステム、および、当該照明システムを用いた照明器具に関する。

背景技術

0002

従来、照明器具には、複数色の発光素子を有する光源部を備えるものがある(例えば、特許文献1参照)。当該特許文献1に記載の照明器具の光源は、複数の第一発光素子直列に接続した第一発光素子列と、複数の第二発光素子を直列に接続した第二発光素子列とが並列に接続されている。第一発光素子と第二発光素子とは色温度が異なる。このような照明器具では、例えば、複数の発光素子列の間で発光比率を変化させることで、様々な調色を行うことができる。

先行技術

0003

特許第5426802号公報

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に記載の照明器具では調色の範囲が十分ではないという問題がある。そのため、照明器具において、さらに調色の範囲を広げることが要望されている。

0005

そのため、本発明は、調色の範囲を広げることができる照明システムおよび照明器具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

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る照明システムは、1以上の第一発光素子が直列に接続される第一発光素子列と、前記第一発光素子列に並列に接続され、1以上の第二発光素子が直列に接続される第二発光素子列と、前記第一発光素子列および前記第二発光素子列を有する光源部に定電流を供給する定電流源と、前記第一発光素子列に直列に接続され、少なくとも前記第一発光素子列に流れる電流の大きさを検出する第一検出回路と、前記第一検出回路において検出された電流の大きさに依存して前記第一発光素子列に流れる電流の大きさを調整する電流調整回路と、所定の条件が満たされた場合に、前記第二発光素子列に流れる電流のうちの少なくとも一部を前記第一検出回路または前記電流調整回路に流すバイパス回路とを備える。

発明の効果

0007

本発明の照明システムおよび照明器具によれば、調色の範囲を広げることができる。

図面の簡単な説明

0008

比較例における照明器具の構成を示す図である。
比較例における照明器具の2つの発光素子列に流れる電流の大きさの一例を示すグラフである。
実施の形態における照明器具の外観の一例を示す斜視図である。
実施の形態における照明システムの回路構成の一例を示す回路図である。
実施の形態における光源の構成の一例を示す図である。
実施の形態における第一発光素子列および第二発光素子列に流れる電流と定電流との関係(調光パターン)の一例を示すグラフである。
実施の形態における調光パターンの他の一例を示すグラフである。
実施の形態における調光パターンの他の一例を示すグラフである。
実施の形態の変形例1における照明システムの回路構成の一例を示す回路図である。
実施の形態の変形例2における照明システムの回路構成の一例を示す回路図である。
実施の形態の変形例3における照明システムの回路構成の一例を示す回路図である。
実施の形態の変形例4における照明システムの回路構成の一例を示す回路図である。

実施例

0009

(課題の詳細および本発明の基礎となった知見)
図1は、上記特許文献1に記載の比較例における照明器具の構成を示す図である。

0010

上記特許文献1に記載の照明器具は、交流電源131と、調光器115と、整流平滑回路132と、定電流源133と、点灯回路101とを備えている。

0011

交流電源131は、照明器具に交流電圧を供給する。調光器115は、外部からの調光操作に応じて整流平滑回路132への入力電圧を変化させることにより、点灯回路101に供給される電流の大きさを調整する回路である。整流平滑回路132への入力電圧を変化させることにより、結果的に、定電流源133から出力される電流の大きさを調整することができる。

0012

点灯回路101は、寒色系LED列121と、暖色系LED列122と、LED列123と、バイポーラトランジスタ124と、抵抗素子125および126とを備えている。

0013

点灯回路101は、寒色系LED列121とバイポーラトランジスタ124とが直列に接続された第一直列回路と、暖色系LED列122と抵抗素子126とが直列に接続された第二直列回路とが、並列に接続されている。LED列123は、当該並列回路に直列に接続されている。

0014

LED列123は、直列に接続された2つのLEDである。以下では、電流が流れる向きにおける先頭のLEDのカソード端子をLED列123のカソード端子と称し、最後尾のLEDのアノード端子をLED列123のアノード端子と称する。LED列123は、アノード端子が定電流源133の一端に、カソード端子がバイポーラトランジスタ124のコレクタ端子、抵抗素子125の一端および暖色系LED列122のアノード端子に接続されている。

0015

抵抗素子125は、一端がLED列123のカソード端子、バイポーラトランジスタ124のコレクタ端子および暖色系LED列122のアノード端子に、他端がバイポーラトランジスタ124のベース端子にそれぞれ接続されている。

0016

バイポーラトランジスタ124は、ベース端子が抵抗素子125の他端に、エミッタ端子が寒色系LED列121のアノード端子に、コレクタ端子がLED列123の出力ノード(カソード端子が接続されたノード)にそれぞれ接続されている。

0017

寒色系LED列121は、直列に接続された4つの寒色系LEDである。以下では、先頭の寒色系LEDのカソード端子を寒色系LED列121のカソード端子と称し、最後尾の寒色系LEDのアノード端子を寒色系LED列121のアノード端子と称する。寒色系LED列121は、アノード端子がバイポーラトランジスタ124のエミッタ端子に、カソード端子が定電流源133の他端および抵抗素子126の一端にそれぞれ接続されている。

0018

暖色系LED列122は、直列に接続された4つの暖色系LEDである。以下では、先頭の暖色系LEDのカソード端子を暖色系LED列122のカソード端子と称し、最後尾の暖色系LEDのアノード端子を暖色系LED列122のアノード端子と称する。暖色系LED列122は、アノード端子がLED列123のカソード端子、バイポーラトランジスタ124のコレクタ端子および抵抗素子125の一端に、カソード端子が抵抗素子126の他端にそれぞれ接続されている。

0019

抵抗素子126は、一端が定電流源133の他端および寒色系LED列121のカソード端子に、他端が暖色系LED列122のカソード端子にそれぞれ接続されている。

0020

この照明器具は、バイポーラトランジスタ124が、暖色系LED列122に流れる電流の大きさに応じて抵抗値が変化する抵抗変化素子として機能する。バイポーラトランジスタ124の抵抗値が変化することにより、寒色系LED列121に流れる電流の大きさが変化する。

0021

つまり、特許文献1の照明器具では、寒色系LED列121および暖色系LED列122に流れる電流の合計は定電流源133の出力電流の大きさと同じであり、暖色系LED列122に流れる電流の大きさに応じて寒色系LED列121および暖色系LED列122に流れる電流の比率を変化させることにより、調光制御を行っている。

0022

図2は、特許文献1に記載の照明器具(比較例)における2つの発光素子列に流れる電流の大きさの一例を示すグラフである。図2において、縦軸電流比を、横軸は定電流源133から出力される電流の大きさを示している。横軸は、最大値を100%としたときの割合(%)を示している。

0023

図2に示すように、特許文献1に記載の照明器具では、定電流源133からの定電流の大きさが大きくなるほど、寒色系LED列121に流れる電流の比率が大きくなり暖色系LED列122に流れる電流の比率は小さくなる。

0024

ここで、図2から分かるように、特許文献1に記載の照明器具では、定電流源133の出力開始時(0%)を除き、常に、寒色系LED列121および暖色系LED列122の両方が点灯している。特許文献1に記載の照明器具では、点灯直後において、暖色系LED列122の色を鮮明にしたい場合であっても、寒色系LED列121も点灯してしまい、暖色系の色に僅かに寒色系の色が混合された調色となる。

0025

このため、調色の範囲をより広げることが要望されている。

0026

以下では、本発明の実施の形態に係る照明システムおよび照明器具について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

0027

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。

0028

(実施の形態)
実施の形態の照明システムおよび当該照明システムを備えた照明器具について、図3図6図7Aおよび図7Bを用いて説明する。

0029

図3は、本実施の形態における照明器具の外観の一例を示す斜視図である。図3に示す照明器具80は、ダウンライトであり、回路ボックス81と、灯体82と、配線83とを備えている。回路ボックス81は、照明器具80を構成する回路(定電流源、三端子レギュレータ、電流調整回路および電流検出回路)を収納する。灯体82は、光源部20Aを収納する。配線83は、照明器具80を構成する回路と光源部とを繋ぐ配線である。

0030

[1.照明器具の構成]
図4は、本実施の形態における照明器具80の回路構成の一例を示す回路図である。照明器具80は、調光機能を備えた器具であり、図4に示すように、調光器40と、照明システム1Aとを備え、交流電源50から電源が供給されている。

0031

交流電源50は、例えば、外部商用電源である。

0032

調光器40は、ここでは、位相制御方式の調光器であり、照明コントローラ(図示せず)からの制御信号に応じて、定電流源30に入力させる交流電圧の位相(ON位相)の範囲を調整する。位相の範囲が大きいほど、定電流源30から出力される定電流I0の大きさは大きくなる。照明コントローラでは、照明器具の明るさを複数段階に操作でき、ユーザにより操作されたときに変更後の明るさを示す制御信号を調光器40に出力する。調光器40は、当該制御信号に応じて上述した位相の範囲を調整する。なお、調光器40は、PWM(Pulse Width Modulation)制御方式等、他の制御方式の調光器であっても構わない。

0033

[1−1.照明システムの構成]
照明システム1Aは、色温度の異なる複数の光源(発光素子列)を備えており、定電流源30から出力される定電流の大きさという1つのパラメータの変更に応じて、出力する光の調色を行うシステムである。照明システム1Aでは、定電流を複数の発光素子列に分配するように構成されており、複数の発光素子列の各々に流す電流の比率を変化させて各発光素子列の明るさを調整することにより、調色を行う。

0034

照明システム1Aは、図4に示すように、定電流源30と、光源部20Aと、三端子レギュレータVregと、第一検出回路(抵抗素子Rd1)と、第二検出回路と、定電流検出回路(抵抗素子Rd0)と、電流調整回路10Aと、バイパス回路とを備える。

0035

[定電流源]
定電流源30は、光源部20Aに、つまり、並列に接続された第一発光素子列LEDG1および第二発光素子列LEDG2に定電流I0を供給する。上述したように、調光器40は、交流電源50のうち、定電流源30に入力させる交流電圧の位相(ON位相)の範囲を調整する。定電流源30は、図示しないが、昇圧または降圧回路整流回路および平滑回路等を有し、入力された交流電圧を直流電圧に変換し、変換された直流電圧に応じた大きさの定電流I0(直流電流)を光源部20Aに対して供給する。

0036

[光源部]
光源部20Aは、ここでは、並列に接続された第一発光素子列LEDG1および第二発光素子列LEDG2を備えて構成されている。

0037

第一発光素子列LEDG1は、直列に接続された4個の同種のLEDを備えている。当該4個のLEDは、第一発光素子の一例である。第一発光素子列LEDG1を構成する4個のLEDは、色温度が2700Kのいわゆる電球色のLEDである。なお、第一発光素子列LEDG1を構成するLEDの順電圧は全て同じである。

0038

以下では、第一発光素子列LEDG1の電流が流れる向きにおける先頭のLEDのカソード端子を第一発光素子列LEDG1のカソード端子と称し、電流が流れる向きにおける4番目のLEDのアノード端子を第一発光素子列LEDG1のアノード端子と称する。第一発光素子列LEDG1は、アノード端子がノードN1に、カソード端子がノードN3にそれぞれ接続されている。また、第一発光素子列LEDG1に流れる電流を電流I1とする。

0039

第二発光素子列LEDG2は、直列に接続された5個の同種のLEDを備えている。当該5個のLEDは、第二発光素子の一例である。第二発光素子列LEDG2を構成する5個のLEDは、色温度が5000Kのいわゆる昼白色のLEDである。なお、第二発光素子列LEDG2を構成するLEDの順電圧は全て同じであり、ここでは、第一発光素子列LEDG1を構成するLEDの順電圧と同じである。

0040

以下では、第二発光素子列LEDG2の電流が流れる向きにおける先頭のLEDのカソード端子を第二発光素子列LEDG2のカソード端子と称し、電流が流れる向きにおける5番目のLEDのアノード端子を第二発光素子列LEDG2のアノード端子と称する。第二発光素子列LEDG2は、アノード端子がノードN1に、カソード端子がノードN5にそれぞれ接続されている。また、第二発光素子列LEDG2に流れる電流を電流I2とする。

0041

本実施の形態では、第一発光素子列LEDG1のLEDの個数が、第二発光素子列LEDG2のLEDの個数よりも少なくなっている。つまり、第一発光素子列LEDG1に属する1以上のLEDの各々の順電圧の和より、第二発光素子列LEDG2に属する1以上のLEDの各々の順電圧の和の方が大きい。このため、ノードN1とノードN2との間の電圧差が、第一発光素子列LEDG1の順電圧の和より大きく第二発光素子列LEDG2の順電圧の和よりも小さいときは、第一発光素子列LEDG1には電流が流れるが第二発光素子列LEDG2には電流が流れないことになる。つまり、本実施の形態では、第一発光素子列LEDG1を点灯させ、第二発光素子列LEDG2を消灯させる調光が可能になる。

0042

図5は、本実施の形態における第一発光素子列LEDG1および第二発光素子列LEDG2の配置の一例を示す断面図である。円錐台状の基台上に、第一発光素子列LEDG1および第二発光素子列LEDG2が配置されている。第一発光素子列LEDG1を構成する4個のLEDは、基台の斜面に分散して配置されている(図5では2つのLEDを例示している)。第二発光素子列LEDG2は、基台の上面に分散して配置されている(図5では3つのLEDを例示している)。このように、第一発光素子列LEDG1および第二発光素子列LEDG2を配置する角度および位置を調整することにより、第一発光素子列LEDG1および第二発光素子列LEDG2の配光性を異ならせることができる。

0043

[三端子レギュレータ]
三端子レギュレータVregは、定電圧を生成する回路であり、入力端子INがノードN1に、出力端子UTがノードN7に接続されている。入力端子INと接地端子GNDとの間にはコンデンサC2が接続されている。出力端子OUTと接地端子GNDとの間にはコンデンサC3が接続されている。

0044

[第一検出回路]
第一検出回路は、第一発光素子列LEDG1に流れる電流I1の大きさを検出する回路である。第一検出回路は、第一発光素子列LEDG1に直列に接続されている。より詳細には、第一検出回路は、本実施の形態では、一端がノードN4に、他端がノードN2にそれぞれ接続された抵抗素子Rd1である。

0045

ノードN4は、電流調整回路10Aを構成するトランジスタQ1のソース端子、電流調整回路10Aを構成するオペアンプOP1のマイナス側入力端子、および、バイパス回路が接続されているノードである。

0046

[第二検出回路]
第二検出回路は、第二発光素子列LEDG2に流れる電流I2の大きさを検出する回路である。第二検出回路は、第二発光素子列LEDG2に直列に接続されている。より詳細には、第二検出回路は、本実施の形態では、一端がノードN5に、他端がノードN2にそれぞれ接続された抵抗素子Rd2である。ノードN5は、バイパス回路が接続されるノードである。

0047

[定電流検出回路]
定電流検出回路は、定電流I0の大きさを検出する回路である。定電流検出回路は、本実施の形態では、一端がノードN2に、他端が定電流源30の低電圧側端子(ノードN6)に接続された抵抗素子Rd0である。

0048

ノードN2の電圧は、抵抗素子Rd0の抵抗値をR0とすると、定電流源30の低電圧側端子(ノードN6)の電圧に抵抗素子Rd0における電圧降下加算した電圧となる。

0049

したがって、オペアンプOP1のマイナス側入力端子には、定電流源30の低電圧側端子(ノードN6)の電圧に、抵抗素子Rd0における電圧降下に相当する電圧と、第一検出回路である抵抗素子Rd1における電圧降下に相当する電圧とを加算した電圧が入力されることになる。

0050

抵抗素子Rd0における電圧降下に相当する電圧は、抵抗素子Rd0の抵抗値をR0とすると、R0×I0で表わされる。抵抗素子Rd1における電圧降下に相当する電圧は、抵抗素子Rd1の抵抗値をR1、バイパス回路から供給される電流をIbとすると、R1×(I1+Ib)となる。定電流源30の低電圧側端子(ノードN6)の電圧を接地電圧とすると、オペアンプOP1のマイナス側入力端子には、R0×I0+R1×(I1+Ib)の電圧が入力される。

0051

[バイパス回路]
バイパス回路は、所定の条件が満たされた場合に、第二発光素子列LEDG2に流れる電流のうちの少なくとも一部を第一検出回路に流す回路である。具体的には、バイパス回路は、ダイオードD1と抵抗素子Rbとを直列に接続した回路である。ダイオードD1は、カソード端子がノードN4に、アノード端子が抵抗素子Rbの一端にそれぞれ接続されている。抵抗素子Rbは、一端がダイオードD1のアノード端子に、他端がノードN5にそれぞれ接続されている。

0052

上記構成により、所定の条件は、ノードN5の電圧>ノードN4の電圧+ダイオードD1の順電圧となる条件となる。言い換えると、所定の条件は、第二発光素子列における電圧降下が、第一発光素子列における電圧降下からダイオードD1の順電圧を引いた値よりも小さくなる条件となる。バイパス回路は、ノードN5の電圧が、ノードN4の電圧とダイオードD1の順電圧との和よりも大きくなった場合に(所定の条件が満たされた場合に)、第二発光素子列LEDG2に流れる電流のうちの少なくとも一部を第一検出回路に流す。

0053

[電流調整回路]
電流調整回路10Aは、第一検出回路において検出された電流の大きさに依存して第一発光素子列LEDG1に流れる電流の大きさを調整する回路である。より詳細には、電流調整回路10Aは、第一検出回路において検出された電流の大きさと基準値とを比較することにより、第一発光素子列LEDG1に流れる電流の大きさを変化させる。なお、本実施の形態の電流調整回路10Aは、第一発光素子列LEDG1に流れる電流の大きさに加え、定電流検出回路において検出された定電流の大きさに応じて、第一発光素子列LEDG1に流れる電流の大きさを調整する。

0054

電流調整回路10Aは、図4に示すように、分圧回路と、トランジスタQ1と、比較演算増幅回路とを備えて構成されている。

0055

分圧回路は、三端子レギュレータVregから出力された定電圧から基準電圧Vrefを生成する回路であり、定電圧を分圧した電圧をオペアンプOP1のプラス側入力端子に出力する。分圧回路は、抵抗素子Ri1およびRi2の直列回路で構成されており、抵抗素子Ri1とRi2の接続ノードであるノードN8が出力ノードとなっている。抵抗素子Ri1は、一端がノードN6に、他端がノードN8にそれぞれ接続されている。抵抗素子Ri2は、一端がノードN7(三端子レギュレータVregの出力端子OUTが接続されたノード)に、他端がノードN8にそれぞれ接続されている。

0056

基準電圧Vrefは、(三端子レギュレータVregの出力電圧)×Ri1/(Ri1+Ri2)で求められる電圧となる。

0057

トランジスタQ1は、第一発光素子列LEDG1に流れる電流を調整するトランジスタである。トランジスタQ1は、MOSFETであり、ゲート端子が比較演算増幅回路の出力端子(ノードN9)に、ドレイン端子が第一発光素子列LEDG1のカソード端子(ノードN3)に、ソース端子がオペアンプOP1のマイナス側入力端子および抵抗素子Rd1の一端(ノードN4)にそれぞれ接続されている。つまり、第一発光素子列LEDG1と、トランジスタQ1のドレイン端子およびソース端子と、第一検出回路である抵抗素子Rd1とが、ノードN1とノードN2との間で直列に接続されている。

0058

比較演算増幅回路は、抵抗素子Rd1および抵抗素子Rd0での電圧降下と基準値とを比較し、当該比較結果に応じた電圧をトランジスタQ1の制御端子(=ゲート端子)に印加する回路である。比較演算増幅回路は、ここでは、プラス側入力端子が分圧回路の出力ノード(ノードN8)に、マイナス側入力端子が第一検出回路の出力ノードであるノードN4に、出力端子がトランジスタQ1のゲート端子にそれぞれ接続されたオペアンプOP1である。オペアンプOP1のマイナス側入力端子と出力端子との間には、抵抗素子Ri3が接続されている。

0059

オペアンプOP1のマイナス側入力端子には、上述したように、定電流源30の接地電圧に、抵抗素子Rd0における電圧降下に相当する電圧(R0×I0)と、抵抗素子Rd1における電圧降下に相当する電圧(R1×(I1+Ib))とを加算した電圧が入力される。オペアンプOP1は、抵抗素子Rd1における電圧降下(R1×I1)および抵抗素子Rd0における電圧降下(R1×(I1+Ib))と、基準電圧Vref(=基準値)とを比較する。オペアンプOP1は、マイナス側入力端子に入力された電圧が基準電圧Vrefよりも小さい場合は、マイナス側入力端子と基準電圧Vrefとの差分に応じた大きさのHレベルの信号を出力する。オペアンプOP1は、マイナス側入力端子に入力された電圧が基準電圧Vrefよりも大きい場合は、Lレベルの信号を出力する。

0060

[2.動作]
電流調整回路10Aの動作について、図6を用いて説明する。図6は、本実施の形態における第一発光素子列LEDG1に流れる電流I1および第二発光素子列LEDG2に流れる電流I2と定電流との関係の一例を示すグラフである。図6では、横軸が定電流I0の大きさ、縦軸が電流I1およびI2の大きさを示している。

0061

図6では、電流I2が0になる範囲Z1、電流I1および電流I2の両方が0より大きくなる範囲Z2およびZ3、電流I1が0になる範囲Z4がある。

0062

(1)範囲Z1
範囲Z1は、定電流I0の大きさが第一閾値以下である範囲である。範囲Z1では、第一発光素子列LEDG1が点灯し、第二発光素子列LEDG2が消灯している。

0063

このとき、Vref≧(R0+R1)×I0となることから、第一閾値は、Vref/(R0+R1)となる。範囲Z1において、電流調整回路10Aは、第二発光素子列LEDG2に流れる電流I2が0となるように、第一発光素子列LEDG1に流れる電流I1の大きさを変化させる。

0064

範囲Z1では、オペアンプOP1のマイナス側入力端子の電圧V−は、Vrefよりも十分に小さいため、オペアンプOP1の出力電圧はいわゆるHレベルに固定される。これにより、トランジスタQ1は、線形領域で動作する(いわゆるドレインソース間の抵抗値が非常に小さくなる)。

0065

言い換えると、範囲Z1は、第二発光素子列LEDG2の順電圧の和が、第一発光素子列LEDG1の順電圧の和に抵抗素子Rd1における電圧降下を加算した電圧よりも小さい範囲であり、第二発光素子列LEDG2の電流I2が0になっている。

0066

(2)範囲Z2
範囲Z2は、定電流I0の大きさが第一閾値よりも大きく第二閾値よりも小さい範囲(範囲Z2+Z3)のうち、バイパス回路から電流が供給されない範囲(所定の条件が満たされない範囲)である。なお、第二閾値は、第一閾値よりも大きい。範囲Z2では、第一発光素子列LEDG1および第二発光素子列LEDG2の両方が点灯している。

0067

範囲Z2では、(R0+R1)×I0>Vref>R0×I0、かつ、R1×I1>R2×I2+Vdとなる。VdはダイオードD1の順電圧である。範囲Z2において、電流調整回路10Aは、定電流I0が大きくなるほど、電流I1が小さく、電流I2が大きくなるように、第一発光素子列LEDG1に流れる電流の大きさを制御する。

0068

範囲Z2では、オペアンプOP1のマイナス側入力端子の電圧V−とプラス側入力端子の電圧Vrefとの差が比較的小さくなるため、オペアンプOP1の出力電圧は小さくなる。このため、トランジスタQ1は、飽和領域で動作する(いわゆる可変抵抗素子として動作する)。

0069

具体的には、オペアンプOP1は、基準電圧Vrefが電圧V−よりも大きい場合において、基準電圧Vrefと電圧V−との差が大きいほど、出力電圧の大きさが大きくなる。ここで、電圧V−は、R1×I1+R0×I0で表わされる。

0070

電流I1が小さいほど、抵抗素子Rd0およびRd1における電圧降下が小さくなり、基準電圧Vrefと電圧V−との差が大きくなる。そうすると、オペアンプOP1の出力電圧、つまり、トランジスタQ1のゲート端子の電圧は大きくなる。トランジスタQ1のゲート端子の電圧が大きくなると、トランジスタQ1の抵抗値が小さくなり、電流I1は大きくなる。

0071

電流I1が大きいほど、抵抗素子Rd0およびRd1における電圧降下が大きくなり、基準電圧Vrefと電圧V−との差が小さくなる。そうすると、オペアンプOP1の出力電圧、つまり、トランジスタQ1のゲート端子の電圧は小さくなる。トランジスタQ1のゲート端子の電圧が小さくなると、トランジスタQ1の抵抗値が大きくなり、電流I1は小さくなる。

0072

つまり、範囲Z2では、電流調整回路10Aは、電圧V−が基準電圧Vrefになるように、トランジスタQ1のゲート電圧を調整する。言い換えると、電流調整回路10Aは、第一発光素子列LEDG1に流れる電流I1が、以下の式1に示す値になるようにトランジスタQ1のゲート電圧を調整する。

0073

I1=(Vref−R0×I0)/R1・・・(式1)

0074

(3)範囲Z3
範囲Z3は、定電流I0の大きさが第一閾値よりも大きく第二閾値よりも小さい範囲(範囲Z2+Z3)のうち、バイパス回路から電流が供給される範囲(所定の条件が満たされる範囲)である。範囲Z3では、第一発光素子列LEDG1および第二発光素子列LEDG2の両方が点灯している。

0075

範囲Z3では、(R0+R1)×I0<Vref<R0×I0、かつ、R1×(I1+Ib)≦R2×(I2−Ib)+Vdとなる。範囲Z3では、電流調整回路10Aは、範囲Z2の場合と同様に、定電流I0が大きくなるほど、電流I1が小さく、電流I2が大きくなるように、第一発光素子列LEDG1に流れる電流の大きさを制御する。なお、範囲Z2とZ3とでは、電流I1および電流I2のグラフの傾きが異なる。

0076

範囲Z3におけるオペアンプOP1の動作は、基本的には、範囲Z2での動作と同じである。範囲Z3では、電流調整回路10Aは、第一発光素子列LEDG1に流れる電流I1が、以下の式2に示す値になるようにトランジスタQ1のゲート電圧を調整する。

0077

I1=(Vref−R0×I0)/R1−Ib・・・(式2)

0078

(4)範囲Z4
範囲Z4は、定電流I0の大きさが第二閾値以上となる範囲である。範囲Z4では、第一発光素子列LEDG1が消灯し、第二発光素子列LEDG2が点灯している。

0079

このとき、Vref≦R0×I0となることから、第二閾値は、Vref/R0となる。範囲Z4では、電流調整回路10Aは、第一発光素子列LEDG1に流れる電流I1の大きさを0にする。

0080

範囲Z4では、定電流検出回路である抵抗素子Rd0における電圧降下が、基準電圧Vrefよりも大きくなる。このとき、オペアンプOP1では、プラス側入力端子の電圧(基準電圧Vref)がマイナス側入力端子の電圧V−よりも小さくなり、オペアンプOP1の出力電圧はLレベルに固定される。そのため、トランジスタQ1はオフ状態になり、第一発光素子列LEDG1の電流I1が0になる。

0081

[3.効果等]
本実施の形態の照明システム1Aは、第一発光素子列LEDG1に流れる電流I1の大きさを検出する第一検出回路と、第二発光素子列LEDG2に流れる電流I2の大きさを検出する第二検出回路と、電流I2の一部を第一検出回路に流すバイパス回路と、第一検出回路において検出された電流の大きさに依存して第一発光素子列LEDG1に流れる電流の大きさを調整する電流調整回路10Aとを備えている。

0082

これにより、第一発光素子列LEDG1が消灯し、第二発光素子列LEDG2が点灯している状態(範囲Z4)を作り出すことができ、調色の範囲を広げることができる。

0083

さらに、照明システム1Aでは、第一発光素子列LEDG1の順電圧の和より、第二発光素子列LEDG2の順電圧の和の方が大きくなっているため、第一発光素子列LEDG1が点灯し、第二発光素子列LEDG2が消灯している状態を作り出すことができる。これにより、調色の範囲をさらに拡大させることができる。

0084

言い換えると、電流調整回路10Aは、定電流I0の大きさが第一閾値以下の場合に、第二発光素子列LEDG2に流れる電流I2が0になるように、第一発光素子列LEDG1に流れる電流I1の大きさを調整する。さらに、電流調整回路10Aは、定電流I0の大きさが第二閾値以上の場合に、第一発光素子列LEDG1に流れる電流I1が0になるように、第一発光素子列LEDG1に流れる電流I1の大きさを調整する。

0085

これにより、第一発光素子列LEDG1だけが点灯している範囲Z1、第一発光素子列LEDG1および第二発光素子列LEDG2の両方が点灯している範囲Z2、第二発光素子列LEDG2だけが点灯している範囲Z4を設けることができる。つまり、比較例にはない範囲Z1および範囲Z4の状態を作り出すことができ、比較例よりも調色の範囲を拡大することができている。

0086

また、本実施の形態では、第一発光素子列LEDG1の配光性と、第二発光素子列LEDG2の配光性は異なっている。図5に示すような配置にすれば、第一発光素子列LEDG1を間接照明として、第二発光素子列LEDG2を直接照明として利用することができる。より詳細には、照明システム1Aでは、照度が低い場合は、第一発光素子列LEDG1が点灯させて第一発光素子列LEDG1の暖色系の色に近い色の光による間接照明が実現でき、照度が高い場合は、第二発光素子列LEDG2を点灯させて第二発光素子列LEDG2の寒色系の色に近い色の光による直接照明が実現でき、照明システムの演出効果をさらに高めることが可能になる。

0087

さらに、本実施の形態の照明システム1Aは、バイパス回路を設けたことにより、図6に示すように、第一発光素子列LEDG1および第二発光素子列LEDG2の両方が点灯している範囲において、照度の変化量を変えることができる。これにより、人がより快適に感じる調色を実現することができる。

0088

図7Aおよび図7Bは、実施の形態における所望の調色カーブを実現するための各発光素子列の調光パターン(以下、「調光パターン」と称する)の他の一例を示すグラフである。図7Aおよび図7Bは、図6に対し、抵抗素子(Rd0〜Rd2)の抵抗値の値を変化させた場合を例示している。このように、抵抗素子の抵抗値の設定により、照明器具の種類に応じた調光を得ることができる。

0089

[4.変形例]
図8は、実施の形態の変形例1における照明システムの回路構成の一例を示す回路図である。上記実施の形態の電流調整回路10Aは、バイパス回路のダイオードD1のカソード端子をノードN4に接続しているが、本変形例の照明システム1Bを構成する電流調整回路10Bは、オペアンプOP1のプラス側入力端子に接続している。

0090

図9は、実施の形態の変形例2における照明システムの回路構成の一例を示す回路図である。本変形例の照明システム1Cを構成する電流調整回路10Cは、上記実施の形態の電流調整回路10Aのバイパス回路に増幅回路Amp1が追加された構成となっている。増幅回路Amp1は、ダイオードD1と抵抗素子Rbの間に接続されている。言い換えると、増幅回路Amp1は、出力端子がダイオードD1のアノード端子に、入力端子が抵抗素子Rbの一端にそれぞれ接続されている。

0091

図10は、実施の形態の変形例3における照明システムの回路構成の一例を示す回路図である。本変形例の照明システム1Dを構成する電流調整回路10Dは、変形例1の電流調整回路10Bに、増幅回路Amp2が追加された構成となっている。

0092

増幅回路Amp2は、ダイオードD1とノードN8(オペアンプOP1のプラス側入力端子が接続されるノード)との間に接続されている。言い換えると、増幅回路Amp2は、出力端子がノードN8に、入力端子がダイオードD1のカソード端子にそれぞれ接続されている。

0093

変形例1〜3の場合においても、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。

0094

(その他)
以上、本発明に係る照明システムおよび照明器具について、上記実施の形態及びその変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。

0095

(1)例えば、上記の実施の形態および変形例1〜3では、第一発光素子および第二発光素子がLEDである場合を例に説明したが、これに限るものではない。第一発光素子および第二発光素子は、有機EL素子等、他の発光素子であっても構わない。

0096

(2)上記の実施の形態および変形例1〜3では、第一発光素子および第二発光素子の一例であるLEDの順電圧の大きさが全て同じ(同種)である場合を例に説明したが、これに限るものではない。第一発光素子列の順電圧の和<最終段の発光素子列の順電圧の和となっていることが好ましい。

0097

(3)上記実施の形態では、照明システムが、色温度および配光性の両方が異なる複数の発光素子列を備える場合について説明したが、これに限られるものではない。照明システムは、例えば、色温度のみ、あるいは、配光性のみが異なる複数の発光素子列を備える等、他の構成であっても構わない。

0098

(4)上記実施の形態および変形例1〜3では、第一発光素子列LEDG1を構成するLEDの数を4個、第二発光素子列LEDG2を構成するLEDの数を5個としたが、これに限るものではない。

0099

なお、実施の形態および変形例1〜3において、順電圧の和の差により、第一発光素子列LEDG1に対して第二発光素子列LEDG2の発光開始タイミングをずらしているため、第二発光素子列LEDG2のLEDの数は、第一発光素子列LEDG1のLEDの数よりも多いことが好ましい。

0100

(5)実施の形態および変形例1〜3では、定電流検出回路を設けたが、定電流検出回路は必須構成ではない。

0101

(6)実施の形態および変形例1〜3に対し、さらに、定電流I0が流れる配線ラインに、発光素子列を設けても構わない。

0102

図11は、定電流I0が流れる配線ラインに発光素子列を設けた場合(実施の形態の変形例4)における照明システムの回路構成の一例を示す図である。図11に示す照明システム1Eは、定電流源30と、光源部20Aと、三端子レギュレータVregと、第一検出回路と、定電流検出回路と、電流調整回路10Aと、発光素子列LEDG0とを備える。発光素子列LEDG0を備える以外は、実施の形態1と同じである。

0103

(7)上記実施の形態および変形例1〜3では、発光素子列が2列である場合を例に説明したが、3以上の発光素子列を備えていても構わない。この場合、1以上の発光素子列に電流調整回路が設けられていればよい。言い換えると、1以上の発光素子列に対しては電流調整回路が設けられない構成であっても構わない。

0104

(8)上記実施の形態および変形例1〜3では、照明器具がダウンライトである場合を例に説明したが、投光器あるいは室内照明等、任意の器具に適用することができる。

0105

(9)その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

0106

1A、1B、1C、1D、1E照明システム
10A、10B、10C、10D電流調整回路
20A光源部
30定電流源
40調光器
80照明器具
I0 定電流
LEDG1 第一発光素子列
LEDG2 第二発光素子列
OP1オペアンプ
Q1トランジスタ
Rd1抵抗素子(第一検出回路)
Rd2 抵抗素子(第二検出回路)

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