JP5624438B2 - Lighting device - Google Patents
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Description
本発明は、照明装置に関するものである。 The present invention relates to a lighting device.
従来から、発光色の異なる複数種の発光素子からの光の混色光(例えば、白色光)を放射する光源部を備えた照明装置が各所で研究開発されている(例えば、特許文献1,2)。 Conventionally, lighting devices including a light source unit that emits mixed color light (for example, white light) from a plurality of types of light emitting elements having different emission colors have been researched and developed in various places (for example, Patent Documents 1 and 2). ).
この種の照明装置として、特許文献1には、光源部と、光源部からの光を受光する受光素子と、受光素子により得られた受光光量に基づいて光源部の点灯期間を変化させることにより、光源部の制御を行う光源制御手段とを備えた光源システムが記載されている。この光源システムは、光源部が、赤色LEDチップ、緑色LEDチップおよび青色LEDチップを有している。また、この光源システムは、受光素子が、フォトダイオードを用いた光センサにより構成されている。また、この光源システムは、光センサの出力電流を電流電圧変換するI/V変換部と、I/V変換部の出力電圧をアナログ/ディジタル変換するA/D変換部とを備えている。ここで、I/V変換部は、赤色LEDチップ、緑色LEDチップ、青色LEDチップそれぞれに関連して、演算増幅器と抵抗とを用いた電流電圧変換回路を備えている。すなわち、I/V変換部は、3つの電流電圧変換回路を備えている。 As this type of illumination device, Patent Document 1 discloses that a light source unit, a light receiving element that receives light from the light source unit, and a lighting period of the light source unit are changed based on the amount of light received by the light receiving element. A light source system including a light source control means for controlling the light source unit is described. In this light source system, the light source unit includes a red LED chip, a green LED chip, and a blue LED chip. In this light source system, the light receiving element is constituted by an optical sensor using a photodiode. The light source system also includes an I / V conversion unit that converts the output current of the optical sensor into a current voltage, and an A / D conversion unit that performs analog / digital conversion of the output voltage of the I / V conversion unit. Here, the I / V conversion unit includes a current-voltage conversion circuit using an operational amplifier and a resistor in association with each of the red LED chip, the green LED chip, and the blue LED chip. That is, the I / V conversion unit includes three current-voltage conversion circuits.
なお、特許文献1には、赤色LEDチップ、緑色LEDチップ、青色LEDチップがそれぞれ別個のパッケージに収容されている場合と、1つのパッケージ内に赤色LEDチップ、緑色LEDチップ、および青色LEDチップが収容されている場合との記載がある。 In Patent Document 1, a red LED chip, a green LED chip, and a blue LED chip are housed in separate packages, and a red LED chip, a green LED chip, and a blue LED chip are included in one package. There is a description of being contained.
また、特許文献2には、発光色の異なる複数個のLEDチップが実装されるとともに各LEDチップから放射される光を検出する1つの光検出素子が設けられてなり各LEDチップからの光の混色光が取り出されるパッケージを備えた発光装置が記載されている。この発光装置は、各LEDチップそれぞれへの給電路に挿入されたスイッチング素子と、光検出素子の出力に基づいて各スイッチング素子それぞれをPWM制御することで各LEDチップの光出力を各別に調節する制御部とを備えている。ここにおいて、光検出素子は、フォトダイオードにより構成されている。また、制御部は、マイクロコンピュータに適宜のプログラムを搭載することにより構成されている。この制御部は、全てのLEDチップが点灯する混色期間と光検出素子によるモニタリング対象となる1個のLEDチップのみが点灯するモニタリング用期間とが時系列的に交互に現われモニタリング対象として点灯するLEDチップが順次切り替わるように、各スイッチング素子それぞれへ与えるPWM信号を生成する。
Further, in
特許文献1に開示された光源システムでは、発光色の異なるLEDチップごとに、光センサおよび電流電圧変換回路を設ける必要があるので、コストが高くなってしまう。 In the light source system disclosed in Patent Document 1, since it is necessary to provide a photosensor and a current-voltage conversion circuit for each LED chip having a different emission color, the cost increases.
また、特許文献1には、光センサを1つにするとともに、光源部の赤色LEDチップ、緑色LEDチップ、青色LEDチップを時系列的に順次点灯させるようにしてもよいことも記載されている。この場合、特許文献1に開示された光源システムでは、I/V変換部の電流電圧変換回路も1つになるものと考えられる。しかしながら、現状では発光色の異なるLEDチップでは発光効率が大きく異なるのが一般的であり、各発光色のLEDチップに供給する電流量を同じにしても、フォトダイオードの出力電流が発光色ごとに大きく異なる。また、発光色の異なるLEDチップに供給する電流量が変化した場合、フォトダイオードの出力電流の変化量が発光色ごとに異なる。一方、電流電圧変換回路では、抵抗が、フォトダイオードの出力電流を電圧に変換する働きをすることから、電流電圧変換の変換係数(単位は、〔V/A〕)が抵抗の抵抗値により決定される。したがって、発光効率が最も高い発光色のLEDチップを点灯させたときの電流電圧変換回路の出力電圧のダイナミックレンジを超えてしまわないように変換係数を規定する必要がある。このため、発光効率が最も高い発光色のLEDチップ以外の発光色のLEDチップからの光をフォトダイオードにより検出する場合には、電流電圧変換回路の出力電圧のダイナミックレンジおよびA/D変換部の入力電圧のダイナミックレンジを十分に活用することができず、A/D変換部での量子化誤差が大きくなってしまう。その結果、発光色の異なる複数種のLEDチップそれぞれの光出力を精度良く制御することが難しく、混色光の光色や色温度の精度の向上が難しい。 Patent Document 1 also describes that the number of light sensors may be one, and the red LED chip, the green LED chip, and the blue LED chip of the light source unit may be turned on sequentially in time series. . In this case, in the light source system disclosed in Patent Document 1, it is considered that the current / voltage conversion circuit of the I / V conversion unit is also one. However, at present, it is common that LED chips with different emission colors have greatly different emission efficiency, and even if the amount of current supplied to each LED chip of each emission color is the same, the output current of the photodiode is different for each emission color. to differ greatly. In addition, when the amount of current supplied to the LED chips having different emission colors changes, the amount of change in the output current of the photodiode differs for each emission color. On the other hand, in the current-voltage conversion circuit, the resistor functions to convert the output current of the photodiode into a voltage. Therefore, the conversion coefficient (unit: [V / A]) of the current-voltage conversion is determined by the resistance value of the resistor. Is done. Therefore, it is necessary to define the conversion coefficient so as not to exceed the dynamic range of the output voltage of the current-voltage conversion circuit when the LED chip having the highest emission efficiency is turned on. For this reason, in the case where light from a light emitting color LED chip other than the light emitting color LED chip having the highest light emission efficiency is detected by a photodiode, the dynamic range of the output voltage of the current-voltage conversion circuit and the A / D conversion unit The dynamic range of the input voltage cannot be fully utilized, and the quantization error in the A / D conversion unit becomes large. As a result, it is difficult to accurately control the light output of each of the plurality of types of LED chips having different emission colors, and it is difficult to improve the accuracy of the light color and color temperature of the mixed light.
また、特許文献2に開示された発光装置では、制御部に、電流電圧変換回路およびA/D変換器を設けることが考えられるが、この場合も、相対的に発光効率の低いLEDチップからの光をフォトダイオードにより検出する場合には、電流電圧変換回路の出力電圧のダイナミックレンジおよびA/D変換部の入力電圧のダイナミックレンジを十分に活用することができない可能性がある。
In the light emitting device disclosed in
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、低コスト化を図りながらも発光色の異なる複数種のLEDチップそれぞれの光出力を精度良く制御することが可能な照明装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above reasons, and an object of the present invention is to provide an illumination device capable of accurately controlling the light output of each of a plurality of types of LED chips having different emission colors while reducing costs. Is to provide.
本発明の照明装置は、発光色が異なり発光効率が異なる複数種のLEDチップを有し前記各LEDチップからの光の混色光を放射する光源部と、前記各LEDチップからの光を検出する1つのフォトダイオードと、電源部から前記各発光色の前記各LEDチップに同じ電流値の電流を各別に供給する各給電路ごとに1つずつ挿入された複数のスイッチング素子と、前記フォトダイオードの出力電流を電流電圧変換する電流電圧変換回路と、前記電流電圧変換回路のアナログの出力電圧をアナログ/ディジタル変換するA/D変換器と、前記A/D変換器の出力に基づいて前記各スイッチング素子それぞれをPWM制御することで前記各LEDチップそれぞれの光出力を各別に調節する制御部とを備え、前記電流電圧変換回路は、前記フォトダイオードのカソードが反転入力端子に接続されるとともにアノードが非反転入力端子に接続された演算増幅器と、前記演算増幅器の前記反転入力端子と出力端子との間に接続され電流電圧変換の変換係数を決定する変換係数決定部とを有し、前記変換係数決定部は、前記発光色の異なる前記LEDチップ間で前記電流電圧変換回路の出力電圧のダイナミックレンジの差が小さくなるように前記発光色の異なる前記LEDチップごとに変換係数を選択可能であり、前記制御部は、前記各発光色の前記LEDチップが前記発光色ごとに単独で点灯する期間が発生するように前記各スイッチング素子それぞれをPWM制御する機能と、前記期間に前記A/D変換器による前記電流電圧変換回路の出力電圧のサンプリングが行われるように前記A/D変換器を制御する機能と、前記期間において前記変換係数決定部が前記期間に点灯させる前記LEDチップの前記発光色に応じた前記変換係数となるように前記変換係数決定部を制御する機能とを有することを特徴とする。 Lighting apparatus of the present invention, a light source unit emission efficiency different emission colors emit mixed light of the light from each LED chip has a plurality of kinds of LED chips differ, detect light from the respective LED chips and one photodiode for a plurality of switching elements the current having the same current value to the respective LED chips of the respective light emission colors from the power supply unit is inserted, one for each feed line that teapot subjected separately to each, the Based on a current-voltage conversion circuit for converting the output current of the photodiode into current-voltage, an A / D converter for analog / digital conversion of an analog output voltage of the current-voltage conversion circuit, and an output of the A / D converter A control unit that individually adjusts the light output of each of the LED chips by performing PWM control on each of the switching elements, and the current-voltage conversion circuit includes the photodiode. An operational amplifier having an anode cathode connected to the inverting input terminal and an anode connected to the non-inverting input terminal, and a conversion coefficient for current-voltage conversion connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier. A conversion coefficient determination unit that determines the emission color of the light emission color so that a difference in the dynamic range of the output voltage of the current-voltage conversion circuit between the LED chips having different emission colors is reduced. A conversion coefficient can be selected for each of the different LED chips, and the control unit PWMs each of the switching elements so that a period in which the LED chips of the respective emission colors are lit independently for each of the emission colors is generated. A function to control, and the A / D so that the output voltage of the current-voltage conversion circuit is sampled by the A / D converter during the period. A function of controlling the converter, and a function of controlling the conversion coefficient determination unit so that the conversion coefficient determination unit becomes the conversion coefficient according to the emission color of the LED chip to be lit during the period in the period. It is characterized by having.
この照明装置において、前記変換係数決定部は、それぞれ抵抗と前記制御部によってオンオフされるアナログスイッチとが直列接続された複数の直列回路を並列接続した回路により構成されており、当該回路が、前記演算増幅器の前記反転入力端子と前記出力端子との間に接続されてなり、前記各抵抗の抵抗値がそれぞれ前記変換係数に対応する抵抗値に設定されてなることが好ましい。 In this lighting device, the conversion coefficient determination unit is configured by a circuit in which a plurality of series circuits in which a resistor and an analog switch that is turned on and off by the control unit are connected in series are connected in parallel. Preferably, the operational amplifier is connected between the inverting input terminal and the output terminal, and the resistance value of each resistor is set to a resistance value corresponding to the conversion coefficient.
この照明装置において、前記変換係数決定部は、前記演算増幅器の前記反転入力端子と前記出力端子との間に、複数の抵抗を直列接続した直列回路が接続されてなり、前記各抵抗それぞれに、前記制御部によってオンオフされるアナログスイッチが並列接続されてなることが好ましい。 In this lighting device, the conversion coefficient determination unit is formed by connecting a series circuit in which a plurality of resistors are connected in series between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier, It is preferable that analog switches that are turned on and off by the control unit are connected in parallel.
本発明の照明装置においては、低コスト化を図りながらも発光色の異なる複数種のLEDチップそれぞれの光出力を精度良く制御することが可能となる。 In the illuminating device of the present invention, it is possible to accurately control the light output of each of a plurality of types of LED chips having different emission colors while reducing the cost.
本実施形態の照明装置は、図1に示すように、発光色の異なる複数種のLEDチップ1a,1b,1cを有し各LEDチップ1a,1b,1cからの光の混色光を放射する光源部1と、各LEDチップ1a,1b,1cからの光を検出する1つのフォトダイオード4とを備えている。発光色の異なる複数種のLEDチップ1a,1b,1cとしては、それぞれ、赤色光を放射するLEDチップ1a、緑色光を放射するLEDチップ1b、青色光を放射するLEDチップ1cを採用している。したがって、照明装置は、赤色光と緑色光と青色光との混色光として白色光を得ることができる。なお、本実施形態における光源部1において、緑色光を放射するLEDチップ1bは、赤色光を放射するLEDチップ1a、青色光を放射するLEDチップ1cに比べて、発光効率が低く光出力が低い。そこで、本実施形態における光源部1では、赤色光を放射するLEDチップ1a、青色光を放射するLEDチップ1cの数を1個ずつとし、緑色光を放射するLEDチップ1bの数を2個としてある。
As shown in FIG. 1, the illumination device according to the present embodiment has a plurality of types of
また、照明装置は、電源部8から各発光色の各LEDチップ1a,1b,1cそれぞれへの各給電路に1つずつ挿入された複数のスイッチング素子Qa,Qb,Qcを備えている。また、照明装置は、フォトダイオード4の出力電流を電流電圧変換する電流電圧変換回路6と、電流電圧変換回路6のアナログの出力電圧をアナログ/ディジタル変換するA/D変換器7とを備えている。さらに、照明装置は、A/D変換器7の出力(ディジタル値)に基づいて各スイッチング素子Qa,Qb,QcそれぞれをPWM制御することで各LEDチップ1a,1b,1cそれぞれの光出力を各別に調節する制御部10を備えている。ここにおいて、電源部8は、例えば、DC/DCコンバータなどにより構成してあり、各発光色の各LEDチップ1a,1b,1cに同じ電流値の電流を各別に供給可能となっている。なお、照明装置は、電源部8を例えばDC/DCコンバータにより構成することで、各発光色の各LEDチップ1a,1b,1cに供給する電流値を変えることができる。なお、電源部8は、DC/DCコンバータに限らず、例えば、AC/DCコンバータや、蓄電池や、定電流源などでもよい。
Further, the lighting device includes a plurality of switching elements Qa, Qb, and Qc that are inserted one by one into each power supply path from the
上述の各発光色のLEDチップ1a,1b,1cは、図2および図3に示すように、1つのパッケージ2に収納されて実装されており、パッケージ2などとともに発光装置を構成している。また、フォトダイオード4は、上述のパッケージ2に形成されている。
The above-described
パッケージ2は、各発光色のLEDチップ1a〜1cが収納される収納凹所2bが一表面に形成され各LEDチップ1a〜1cが実装される実装基板2aと、実装基板2aの上記一表面側で収納凹所2bを閉塞する形で配設された透光性部材3とを有している。発光装置は、パッケージ2の収納凹所2b内が、各LEDチップ1a〜1cを封止した透光性材料(例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ガラスなど)からなる封止部5により充実されている。なお、透光性部材3は、必ずしも設ける必要はなく、また、透光性部材3の代わりに、レンズなどの光学部材を設けてもよい。
The
また、実装基板2aは、第1の基板(ベース基板)20と、第2の基板(配光用基板)30と、第3の基板(光検出素子形成基板)40とで構成されている。各基板20,30,40は、外周形状が矩形状であり、同じ外形寸法に形成されている。
The mounting
第1の基板20は、主表面が(100)面の第1のシリコン基板20aを用いて形成されており、各LEDチップ1a〜1cが一表面側に実装される。
The
第2の基板30は、主表面が(100)面の第2のシリコン基板30aを用いて形成されており、中央部に、各LEDチップ1a,1b,1cを露出させる矩形状の開口窓31が形成されている。
The
第3の基板40は、主表面が(100)面の第3のシリコン基板40aを用いて形成されており、中央部に、光源部1からの光を外部へ取り出すための円形状の光取出窓41が形成されている。
The
実装基板2aは、第3の基板40において第2の基板30の開口窓31上に張り出した部位が、実装基板2aの上記一表面側において収納凹所2bの周部から内方へ突出した庇状の突出部2cを構成している。そして、実装基板2aは、突出部2cに、フォトダイオード4の受光部4aが形成されている。ここで、フォトダイオード4の受光部4aは、第3の基板40の円形状の光取出窓41を取り囲むように形成されており、図2(b)から分かるように第1の基板20への投影視において全てのLEDチップ1a〜1cを取り囲むように形成されている。フォトダイオード4は、光取出窓41の周部において収納凹所2bに臨む表面側に受光面が形成されている。ここにおいて、第2の基板30は、開口窓31の開口面積が第1の基板20から離れるにつれて徐々に大きくなっており、開口窓31の内側面が、LEDチップ1a〜1cから側方へ放射された光を前方(突出部2c側)へ反射するミラーを構成している。なお、発光装置は、第3の基板40の基礎となる第3のシリコン基板40aの導電形がn形であり、フォトダイオード4においてLEDチップ1a,1b,1cからの光を受光する受光部4aが、p形領域により構成されている。言い換えれば、フォトダイオード4は、受光部4aが、p形領域により構成され、第3のシリコン基板40aにおいて受光部4aに接する領域が、n形領域となっている。
The mounting
フォトダイオード4のアノード(図示せず)およびカソード(図示せず)は、第2の基板30に形成された貫通孔配線34b,34bおよび第1の基板20に形成された貫通孔配線24b,24bを介して外部接続用電極27b,27bと電気的に接続されている。
The anode (not shown) and the cathode (not shown) of the photodiode 4 are through-
また、各LEDチップ1a,1b,1cのアノード(図示せず)およびカソード(図示せず)は、それぞれ、第1の基板20に形成された貫通孔配線24aを介して外部接続用電極27aと電気的に接続されている。
The anode (not shown) and the cathode (not shown) of each
上述の発光装置では、実装基板2aにおいてLEDチップ1a〜1cを収納する収納凹所2bの周部から内方へ突出する突出部2cに、フォトダイオード4が形成されているので、LEDチップ1a〜1cから放射される光をパッケージ2に設けられたフォトダイオード4により安定して精度良く検出することができる。
In the light emitting device described above, the photodiode 4 is formed on the protruding
ところで、制御部10は、フォトダイオード4の出力に基づいて各スイッチング素子Qa〜QcそれぞれをPWM制御することで各LEDチップ1a〜1cの光出力を各別に調節するものであり、各スイッチング素子Qa〜QcそれぞれへPWM信号を与える。したがって、本実施形態の照明装置は、調光や調色が可能である。なお、各PWM信号の周波数は、人が光の点滅を感じないように100Hz以上に設定することが望ましい。
By the way, the
上述の制御部10は、マイクロコンピュータに適宜のプログラムを搭載することにより構成されている。制御部10は、各発光色のLEDチップ1a〜1cが点灯する混色期間とフォトダイオード4によるモニタリング対象(各発光色のLEDチップ1a〜1cのうちの1種)のみが点灯する期間である単色期間(モニタリング用期間)とが時系列的に交互に現われモニタリング対象となる発光色が順次切り替わるように各スイッチング素子Qa〜Qcそれぞれへ与えるPWM信号を生成する。ここにおいて、単色期間が、各発光色のLEDチップ1a〜1cが発光色ごとに単独で点灯する期間となる。
The above-described
より具体的には、制御部10は、少なくとも混色期間と単色期間とを含む単位期間においてモニタリング対象の点灯開始タイミング(PWM信号におけるオン期間の立ち上がりのタイミング)をモニタリング対象以外の点灯開始タイミングよりも早くすることで、単色期間が周期的に現われるように各PWM信号を生成するようになっている。ここで、制御部10は、各単色期間においてフォトダイオード4の出力電流に基づいたディジタル値(A/D変換器7の出力)を入力し、そのディジタル値があらかじめ各LEDチップ1a〜1cそれぞれに対応付けて1対1で設定された各別の目標値に保たれるようにPWM信号のオンデューティをフィードバック制御する。オンデューティをフィードバック制御する際には、オン期間の立ち下りのタイミングを変化させることでオンデューティを変化させる。上述の単位期間は、混色期間と単色期間との他に、全てのLEDチップ1a〜1cが消灯している消灯期間なども含んでいる。上述の単位期間においては、単色期間を混色期間よりも先に設定してあるが、混色期間の後に単色期間を設定するようにしてもよい。また、制御部10は、目標の混色光を実現するための各発光色の光(赤色光、緑色光、青色光)それぞれの光出力に対応する目標値(各発光色ごとの基準値)を記憶するメモリからなる記憶部(図示せず)を備えている。ここにおいて、混色光の光色や色温度、調光レベルなどを設定する設定部を制御部10に接続し、制御部10が、設定部からの入力に対応付けられた目標値を記憶部から読み出すようにしてもよい。なお、設定部は、例えば、可変抵抗器などにより構成すればよい。
More specifically, the
また、制御部10は、モニタリング対象が複数の単位期間に亘って同じものとなるように各スイッチング素子Qa〜Qcそれぞれへ与えるPWM信号を生成するようにしもよい。例えば、制御部10は、LEDチップ1a、LEDチップ1a、LEDチップ1b、LEDチップ1b、LEDチップ1c、LEDチップ1c、LEDチップ1a、LEDチップ1a、LEDチップ1b、LEDチップ1b、・・・の順でモニタリング対象が順次切り替わるように各スイッチング素子Qa〜Qcそれぞれへ与えるPWM信号を生成するようにしてもよい。この場合には、制御部10において、同じモニタリング対象に関するフォトダイオード4側からの複数の入力の平均値を求める演算を行い、当該平均値と上記目標値とを比較してオンデューティをフィードバック制御するようにしてもよい。
Further, the
いずれにしても、照明装置は、フォトダイオード4の出力電流が電流電圧変換回路6により電流電圧変換され、電流電圧変換回路6のアナログの出力電圧Vout(図1(b)参照)がA/D変換器7によりディジタル値に変換されて制御部10へ入力される。
In any case, in the lighting device, the output current of the photodiode 4 is converted into a current-voltage by the current-
ところで、A/D変換器7は、規定された入力電圧範囲(入力電圧のダイナミックレンジ)をビット数で割った値を基に、電流電圧変換回路6のアナログの出力電圧Voutをディジタル値に変換する。したがって、電流電圧変換回路6の出力電圧VoutのダイナミックレンジとA/D変換器7の入力電圧のダイナミックレンジとを一致させることが好ましい。これにより、A/D変換器7では、入力電圧範囲をビット数(A/D変換器7が8ビットA/D変換器であれば、28=256)で割った値をもとに、電流電圧変換回路6の出力電圧を0〜255までのディジタル値に変換することができる。
The A /
しかしながら、現状では発光色の異なるLEDチップ1a,1b,1cでは発光効率が大きく異なるので、各発光色のLEDチップ1a,1b,1cに供給する電流量を同じにしても、フォトダイオード4の出力電流が発光色ごとに大きく異なる。なお、現状では、各発光色のLEDチップ1a,1b,1cに供給する電流量を同じにした場合、1チップ当たりの光出力の大小関係については〔青色光を放射するLEDチップ1c〕>〔赤色光を放射するLEDチップ1a〕>〔緑色光を放射するLEDチップ1b〕となる。ただし、本実施形態における光源部1では、青色光を放射するLEDチップ1c、赤色光を放射するLEDチップ1aの個数を1個ずつにしているのに対して、緑色光を放射するLEDチップ1bの個数を2個にしており、光源部1全体としてみれば、〔緑色光の光出力〕>〔青色光の光出力〕>〔赤色光の光出力〕となっている。なお、これらの光出力の大小関係は、各発光色のLEDチップ1a〜1cそれぞれの発光効率や個数により決まるので、必ずしもこのような関係になるとは限らない。
However, the
本実施形態における電流電圧変換回路6は、図1(b)に示すように、演算増幅器OP1を用いたものであり、フォトダイオード4のカソードが演算増幅器OP1の反転入力端子に接続され、アノードが演算増幅器OP1の非反転入力端子に接続されている。また、電流電圧変換回路6は、演算増幅器OP1の反転入力端子と出力端子との間に接続され電流電圧変換の変換係数を決定する変換係数決定部61を有している。ここにおいて、電流電圧変換回路6の変換係数は、演算増幅器OP1の反転入力端子と出力端子との間においてフォトダイオード4の出力電流が流れる経路に存在する抵抗要素の抵抗値、すなわち、変換係数決定部61の抵抗値により決まる。
As shown in FIG. 1B, the current-
変換係数決定部61は、発光色の異なるLEDチップ1a,1b,1c間で電流電圧変換回路6の出力電圧Voutのダイナミックレンジの差が小さくなる(好ましくは、ダイナミックレンジが同じとなって差が0となる)ように、発光色の異なるLEDチップ1a,1b,1cごとに変換係数を選択可能となっている。ここで、変換係数決定部61は、各発光色のLEDチップ1a,1b,1cの光出力が最大となる条件において、LEDチップ1aのみを点灯させたときの電流電圧変換回路6の出力電圧Voutと、LEDチップ1b,1bのみを点灯させた場合の電流電圧変換回路6の出力電圧Voutと、LEDチップ1cのみを点灯させた場合の電流電圧変換回路6の出力電圧Voutとが等しくなるように、変換係数が選択されることが好ましい。
The conversion
制御部10は、上述の説明から明らかなように、各発光色のLEDチップ1a,1b,1cが発光色ごとに単独で点灯する期間(上述の単色期間)が発生するように各スイッチング素子Qa,Qb,QcそれぞれをPWM制御する機能を有している。また、制御部10は、単色期間にA/D変換器7による電流電圧変換回路6の出力電圧Voutのサンプリングが行われるようにA/D変換器7を制御する機能を有している。さらに、制御部10は、単色期間において変換係数決定部6が単色期間に点灯させるLEDチップ1a,1b,1cいずれかの発光色に応じた変換係数となるように変換係数決定部61を制御する機能を有している。
As is apparent from the above description, the
ここにおいて、変換係数決定部61は、それぞれ抵抗Ra,Rb,Rcと制御部10によってオンオフされるアナログスイッチSWa,SWb,SWcとが直列接続された複数の直列回路を並列接続した回路により構成されており、この回路が、演算増幅器OP1の反転入力端子と出力端子との間に接続されている。そして、変換係数決定部61は、各抵抗Ra,Rb,Rcの抵抗値がそれぞれ、所望の変換係数に1対1で対応する抵抗値に設定されている。一方、制御部10は、単色期間に赤色光のLEDチップ1aを点灯させる場合、複数のアナログスイッチSWa,SWb,SWcのうち、抵抗Raに直列接続されているアナログスイッチSWaのみを択一的にオンさせる。また、制御部10は、単色期間に緑色光のLEDチップ1bを点灯させる場合、複数のアナログスイッチSWa,SWb,SWcのうち、抵抗Rbに直列接続されているアナログスイッチSWbのみを択一的にオンさせる。また、制御部10は、単色期間に青色光のLEDチップ1cを点灯させる場合、複数のアナログスイッチSWa,SWb,SWcのうち、抵抗Rcに直列接続されているアナログスイッチSWcのみを択一的にオンさせる。
Here, the conversion
したがって、本実施形態の照明装置では、各抵抗Ra,Rb,Rcそれぞれの抵抗値を、所望の変換係数に1対1で対応する抵抗値に設定しておくことにより、電流電圧変換回路6の出力電圧VoutのダイナミックレンジおよびA/D変換器7の入力電圧のダイナミックレンジを十分に活用することが可能となり、A/D変換器7での量子化誤差を小さくすることが可能となる。その結果、発光色の異なる複数種のLEDチップ1a,1b,1cそれぞれの光出力を精度良く制御することが可能となり、混色光の光色や色温度の精度の向上が可能となる。
Therefore, in the illuminating device of this embodiment, the resistance values of the resistors Ra, Rb, and Rc are set to the resistance values corresponding to the desired conversion coefficients on a one-to-one basis. The dynamic range of the output voltage Vout and the dynamic range of the input voltage of the A /
以上説明した本実施形態の照明装置では、フォトダイオード4、電流電圧変換回路6、A/D変換器7を1つずつ備えた構成とすることで低コスト化を図りながらも発光色の異なる複数種のLEDチップ1a,1b,1cそれぞれの光出力を精度良く制御することが可能となる。
In the illumination device according to the present embodiment described above, a plurality of different emission colors can be achieved while reducing costs by adopting a configuration including one photodiode 4, one current-
また、本実施形態の照明装置では、制御部10が、上述のように、各発光色のLEDチップ1a〜1cが点灯する混色期間とフォトダイオード4によるモニタリング対象のみが点灯する単色期間とが時系列的に交互に現われモニタリング対象が順次切り替わるように各スイッチング素子Qa〜Qcそれぞれへ与えるPWM信号を生成するので、パッケージ2に1つのフォトダイオード4を設けるだけで各発光色のLEDチップ1a〜1cそれぞれの光を精度良く検出することができるとともに混色光の光色や色温度の精度を向上することができるから、信頼性が高く且つ低コスト化が可能になる。
Further, in the illumination device of the present embodiment, as described above, the
ところで、各LEDチップ1a〜1cの発光色は特に限定するものではなく、所望の混色光に応じて適宜選択すればよい。
By the way, the emission color of each
また、発光色についても3種類に限らず、例えば、複数種であればよく、例えば、赤色光、緑色光、青色光、黄色光の4種を混色させることで白色光を得るようにしてもよい。 Also, the emission color is not limited to three types, and may be a plurality of types. For example, white light may be obtained by mixing four types of red light, green light, blue light, and yellow light. Good.
また、変換係数決定部61は、図1(b)の回路構成に限らず、例えば、図4に示すような回路構成としてもよい。図4の回路構成では、演算増幅器OP1の反転入力端子と出力端子との間に、複数個の抵抗R1,R2,R3を直列接続した直列回路が接続されており、各抵抗R1,R2,R3それぞれに、制御部10によってオンオフされるアナログスイッチSW1,SW2,SW3が並列接続されている。
Further, the conversion
変換係数決定部61が図4の回路構成を有している場合、制御部10によって、複数のアナログスイッチSW1,SW2,SW3を制御することで、アナログスイッチSW1,SW2,SW3のオン、オフの組み合わせを変えることによって、変換係数決定部61の変換係数を変えることができる。したがって、変換係数決定部61で実現可能な変換係数のバリエーションが多くなる。
When the conversion
ところで、本実施形態の照明装置は、各スイッチング素子Qa〜QcをMOSFETにより構成してあるが、MOSFETに限らず、例えば、バイポーラトランジスタにより構成してもよい。また、図1(a)に示した構成では、光源部1を1つだけ備えているが、複数の光源部1を設けて1つの制御部10によって複数の光源部1の光出力を同時に制御するようにしてもよい。この場合は、例えば、複数の光源部1を1つの配線基板の一面側に設けて器具本体に収納した照明器具とすることができる。また、上述の例では、1つのパッケージ2に全発光色のLEDチップ1a,1b,1cを実装しているが、発光色の異なるLEDチップ1a〜1cを個別のパッケージに実装し、これらのパッケージとは別に1つのフォトダイオード4を設けるようにしてもよい。また、各発光色のLEDチップ1a〜1cを実装する実装部材は、上述のパッケージ2に限らず、例えば、セラミックパッケージでもよい。また、必ずしもパッケージは必要ではなく、平板状の実装基板や配線基板などにLEDチップ1a〜1cを実装して、これらのLEDチップ1a〜1cを覆う透光性の封止部を設けた構成としてもよい。
By the way, although the switching device Qa-Qc is comprised by MOSFET in the illuminating device of this embodiment, you may comprise not only MOSFET but a bipolar transistor, for example. Further, in the configuration shown in FIG. 1A, only one light source unit 1 is provided, but a plurality of light source units 1 are provided, and a
1 光源部
1a,1b,1c LEDチップ
4 フォトダイオード
6 電流電圧変換回路
7 A/D変換器
8 電源部
10 制御部
61 変換係数決定部
OP1 演算増幅器
Qa,Qb,Qc スイッチング素子
Ra,Rb,Rc 抵抗
SWa,SWb,SWc アナログスイッチ
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