CN100447697C - 用于管理发光元件温度的方法和装置以及照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种照明装置，该照明装置配置简单并且能够从由LED等构成的光源提供稳定的光通量。在本发明中，注意力被集中在这样一个事实，即加在LED的电压对应于LED的温度而变化，并因此由珀耳帖元件等构成的温度控制器件对应于加在LED上的电压而被操作。

Description

用于管理发光元件温度的方法和装置以及照明装置

技术领域

本发明一般而言涉及一种由诸如发光二极管的发光元件所构成的照明装置。具体地说，本发明涉一种用于管理发光元件温度的方法和装置，这些发光元件用于能够产生稳定光通量以及具有长寿命的照明装置中。

背景技术

例如，已知的一种检验装置，通过使用照相机对检验对象照相而基于照相结果实现对该对象的质量控制。在这样的检验装置中，为了使该对象的图像更清晰，同时使用了一种用于照亮该对象的照明装置。在这种照明装置中采用了多个发光二极管(以下简称LED)，这是由于发光二极管本质上所具有的高方向性而不需要反射板等，并且体积小且能耗低等原因。

但是，LED也具有这样一个特性，即其温度相应于使用状况而变化，并且其光通量也相应于温度的变化而变化。更具体地说，LED具有当其温度升高时，其光通量减少的特性，并且，例如，在LED被开启后，光通量得到暂时地稳定，随着照明时间的流逝，温度升高使得光通量减少。由于这个原因，通常在使用LED的同时，利用温度测量器件和布置在LED附近的诸如珀耳帖元件的冷却器件控制LED的温度。

将LED用于照明装置并且LED的温度被管理的相关技术的例子也在日本专利申请公开2002-101274，日本专利申请公开2001-043728和日本专利申请公开2000-337967中被披露。

通常被采用的上述温度测量器件是日本专利申请公开2002-101274中所述的电热调节器，日本专利申请公开2001-043728中所述的热电偶等。这样的温度测量器件通过具有高热导系数的构件固定为与固定有LED的构件导热的状态。因此，实际上，这样的温度测量器件并不能直接测量LED的温度。另外，那些温度测量器件需要独立接线。于是，在被安装有多个LED的照明装置中，并不能实际地测量独立的LED的温度。

也就是说，采用常规的构造一直很难直接地掌握LED的温度状态。另外，存在这样一种可能性，即LED实际温度与所测量温度之间产生的误差会基于温度测量器件的布置等发生变化。此外，例如，假设照明装置具有多个LED，即使位于远离温度测量点的一个LED的温度发生变化，并因此该LED的光通量变化，也很难检测该相关LED的光通量的变化。

当照明装置的对象的照明状态归于这些因素而被改变时，至今为止，在正常照相条件下，照明状况的改变量并不会产生问题，或者该照相等在改变量并不成为问题的条件下已经实现。但是，例如，在观测电子元件的安装状态的情形下，当电子元件、安装板等为微型的，而且它们的材料的色调等也使得彼此之间非常相近，这就使得上述照明状态的变化变得不能被忽略。另外，当照相机和照明装置都是微型的，也可以假定对照明装置中温度测量器件进行布置本身变得难以实现。

发明内容

本发明是根据以上情形所作出的，因此，本发明的一个目的在于提供管理发光元件温度的方法和装置，该发光元件能够掌握照明装置中发光二极管等的独立温度状况，从而控制发光二极管等的独立温度状况。本发明的另一个目的在于提供照明装置，该装置能够运用上述温度管理装置在照亮对象的同时保持更稳定的光通量。

为了解决上述问题，本发明提供了一种管理照明装置中发光元件温度的方法，该照明装置具有发光元件以及被布置在发光元件附近的温度控制器件，该方法包括：检测发光元件和温度控制器件中任一个的电压或电流，该电压或电流对应于发光元件在发光状态下的温度变化；基于检测结果控制温度控制器件。

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于管理照明装置中发光元件温度的装置，该照明装置具有发光元件以及被布置在发光元件附近的温度控制器件，该装置包括：测量系统，用于检测发光元件和温度控制器件中任一个的电压或电流，其中基于由测量系统测量到的电压或电流控制温度控制器件。

为了解决上述问题，本发明提供了一种照明装置，该照明装置包括发光二极管以及被布置在发光二极管附近的温度控制器件，该照明装置进一步包括向发光二极管提供恒定电流的电源，以及电压测量器件，用于测量加在发光二极管上的电压，其中温度控制由温度控制器件基于从电压测量器件获得的测量结果实现。通常，当发光二极管的温度变化时，发光二极管上的电压随着发光二极管的温度的变化而变化。于是，发光二极管具有一个独立改变量间的固定关系。在本发明中，注意力被集中在此关系上，并且这种发光二极管上电压的改变被测量，而且发光二极管的冷却等由温度控制器件基于该测量结果加以实现。

为了解决上述问题，本发明提供了一种照明装置，该照明装置包括发光二极管以及被布置在发光二极管附近的珀耳帖(Peltier)元件，该照明装置进一步包括向发光二极管提供恒定电流的电源，以及电流测量器件，用于测量珀耳帖元件所产生电流的值，其中供给珀耳帖元件的电流的值所受的控制基于从电流测量器件获得的测量结果。已知珀耳帖元件具有冷却面和热辐射面，以及所谓的热电效应，即当冷却面与热辐射面之间的温度关系发生变化时，会产生基于温度关系变化量的电流。可以测量基于热电效应的电流值，并且可以基于这些测量结果控制对珀耳帖器件的操作，由此珀耳帖元件以及被该珀耳帖元件冷却的对象能够被分别地保持在预先确定的温度上。

为了解决上述问题，本发明提供了一种照明装置，该照明装置包括发光二极管以及被布置在发光二极管附近的温度控制器件，该照明装置进一步包括：向发光二极管提供恒定电流的电源；测量装置，用于测量加在发光二极管上的电压和供给温度控制器件的电流中至少一个的值，其中基于该电压或电流值控制温度控制器件。

为了解决上述问题，本发明提供了一种照明装置，该照明装置包括光源以及被布置在光源附近的温度控制器件，该照明装置进一步包括：光源的电源；温度控制器件的电源；测量系统，用于检测光源和温度控制器件中至少一个的电压或电流改变量，该电压或电流变化对应于光源温度的变化，其中基于从测量系统获得的检测结果控制电源向温度控制器件的输出。

根据本发明第一和第二方面的温度管理装置中，在构成发光元件的发光二极管及构成温度控制器件的珀耳帖元件中的至少一个之中，检测对应于发光二极管发光时温度变化所产生的电压或电流，而不使用温度测量器件等，并且基于该检测结果控制珀耳帖元件。因此，现有技术中因温度计等存在而带来的各种问题可以被从根本上避免。

在根据本发明第三方面的照明装置中，基于加在发光二极管上电压的变化，直接地获得发光二极管的温度，而不使用温度测量器件等。因此，可以从根本上避免现有技术中因温度计等的存在而带来的各种问题。另外，即使当采用多个发光二极管时，简化照明装置的电路配置也是可能的，并且，以高精确度调节独立的发光二极管的亮度也是可能的。因此，根据本发明可以得到能够通常地提供稳定照明状态的照明装置。

另外，在根据本发明第四方面的照明装置中，测量因构成温度控制器件的珀耳帖元件的温度变化而产生的电流，代替测量发光二极管温度，并且基于该测量结果将热电效应应用于珀耳帖元件。因此，与需要将温度计等作为基本组元的常规构造相比，根据本发明该方面的照明装置也可以获得与前述本发明第一方面中的那些效果相同的效果。但是，由于并不直接检测发光二极管的状态，而且要保持光通量恒定，本发明第四方面就照明装置而言略逊于上述本发明第一方面。但是，当包括珀耳帖元件及固定有珀耳帖元件的热反射板的温度控制器件的热容量很大时，能获得这样一个效应，即温度控制器件本身的温度能够被更稳定地保持。

应该指出，上述本发明的第三和第四方面同样可以被用于与单一照明装置并置的状态。只需增加与电源输出端的连线即可实施本发明，该输出端与发光二极管或者构成温度控制器件的珀耳帖元件相连接，以能够检测电源向发光二极管或珀耳帖元件输出的变化。于是，在这种情况下，转换开关和电压或电流的测量装置可以被布置在电源附近。因此，可以容易地一起布置转换开关和电压或电流的测量装置，并且以采用这样的构造使得发光二极管的发光状态更加稳定。

附图说明

图1是根据本发明一个方面的照明装置的电路配置框图；

图2是图1所示的照明装置框图中主要部分的电路图；

图3是根据本发明另一方面的照明装置的电路配置的框图；

图4是图3所示的照明装置框图中主要部分的电路图；

图5是照相机概略结构的透视图，该照相机安装了根据本发明的一个实施例的照明装置；

图6是图5所示结构的示意性的截面图。

具体实施方式

以下参照附图详细说明本发明的各个方面。图1是根据本发明的一方面的照明装置的概略配置的框图。另外，图2示出了用于测量电压等的测量系统的实际布置。根据本发明这方面的照明装置1包括发光二极管(LED)3，为LED3供电的电源5，温度控制器件(包括珀耳帖元件)7，为温度控制器件7供电的电源9，以及电压测量系统11。实际上，如图2所示，设置电压测量系统11以测量加在LED3上的电压。

如上所述，使恒定电流穿过LED3所需的电压随着LED3的温度的变化而变化。如图2所示，LED3温度的变化量被电压测量系统11所测量从而获知LED3的温度。注意，在此方面，直接加在珀耳帖元件7上的电压是基于合成的电压变化而被控制的。但是，也可以从合成的电压变化一次获得温度，并且珀耳帖元件7基于该合成的温度而被操作。

图3是根据本发明另一方面的照明装置的概略配置的框图。另外，图4示出了用于测量电压等的测量系统的实际布置。根据本发明的照明装置1包括发光二极管(LED)3，为LED3供电的电源5，温度控制器件(包括珀耳帖元件)7，为温度控制器件7供电的电源9，以及电流测量系统12。实际上，如图4所示，设置电流测量系统12以测量加在珀耳帖元件7上的电压。

珀耳帖元件7被布置为与LED3紧密接触。珀耳帖元件7的冷却面7a面向LED3一边，珀耳帖元件7的散热片7b等被布置为背向LED3一边。可知珀耳帖元件7产生与该两表面温度差对应的电流。该电流被电流测量系统12所测量，由此获知珀耳帖元件7和与珀耳帖元件7紧密相连的LED3的温度变化。珀耳帖元件7被充电以抵消温度的变化以此使得LED3等的温度稳定。

采用本发明上述方面的构造，能够使照明装置中所用的LED处于一个更稳定的温度状态。另外，根据上述本发明的另一方面，并不需要配置温度计等。因此，本发明可以去除诸如测量位置的误差以及因采用温度计等而带来的温度计不良连接等不稳定因素。于是，本发明能够提供一个更稳定的照明系统。尽管没有给出图1到图4中LED的数量，然而LED的数量、为LED供电的电源的数量等应该被适宜地改变以与应用对应。因此，用于测量电压和电流的系统的数量可以根据相应所需的温度稳定性加以确定。

(优选实施例)

下面，将参照图5和6描述一个使用了根据本发明的照明装置的优选实施例。图5示出了一个示意性的透视图，在图示情形下，根据本发明的照明装置被构造为一个装载于照相机的单元的形式。图6示出了图5所示结构的示意性的截面图。照明装置1具有一个近乎环状的外形，并且照相机20被插入照明装置1的通孔部分。另外，照明装置1具有一个环状的LED箱14，多个LED3被固定于其上以被向下地定向，照明装置1还具有一个被粘在LED箱14的背面的环状的珀耳帖元件7。

紧紧地粘住珀耳帖元件7的柱形的传热构件16被紧紧地固定在LED箱14通孔的内周部分。照相机20延伸到完全穿过该通孔，并处于紧紧地与传热构件16相粘的状态，并且通过传热构件16保持与LED箱14相同的温度。另外，热辐射板(对应于图4中的散热片7b)18被装在珀耳帖元件7与LED箱14相粘面的反面上，以增强珀耳帖元件7的冷却效果。LED3和珀耳帖元件7被连接到各自的电源(未示出)和各自的测量系统(未示出)上。于是，LED3的温度根据上述本发明的方法和装置被保持恒定。

采用上述构造的照明装置1使得照相机20的拍摄对象通常被用稳定的光通量所照亮。从而能够稳定地获得该拍摄对象的清晰图像。另外，LED3和珀耳帖元件7的电源以及控制LED3和珀耳帖元件7所需的结构都可以被与照明装置1分开构造。结果是，本发明能够提供微型且简易的照明装置，使之可以轻易地固定在照相机20上，并提供稳定的光通量。

以上作为本发明的实施例示例性地说明了采用这样的结构的照明装置，该结构使得照相机所检测的物品被以稳定的光通量所照亮。但是，本发明的实施并不限于这一领域，本发明可以被应用于各式各样的适合于利用LED方向性等的光学装置。另外，本发明的思想不仅仅只是应用于LED，还能够被应用于所提供光通量不稳定的光源，除非该光源的应用温度是稳定的。更具体地说，采用这样的构造，即不直接从光源获得温度，该光源通过被冷却或被加热能够提供稳定的光通量，但是光源的使用状况可以从光源的电压等，或者从反馈得到的温度控制器件的电压等来获得。在该结构下，光源的温度可以被控制。

Claims (4)

1.一种用于照相机的照明装置，包括：

多个发光二极管；

箱，多个发光二极管被固定于该箱上；

温度控制器件，被粘在箱上；

传热构件，被粘在温度控制器件上，该传热构件夹持照相机；

向多个发光二极管提供恒定电流的电源；以及

电压测量器件，用于测量加在发光二极管上的电压，

其中温度控制由温度控制器件基于从电压测量器件获得的测量结果进行的，以通过传热构件使照相机保持与箱相同的温度。

2.一种用于照相机的照明装置，包括：

多个发光二极管；

箱，多个发光二极管被固定于该箱上；

珀耳帖元件，被粘在箱上；

传热构件，被粘在珀耳帖元件上，该传热构件夹持照相机；

向多个发光二极管提供恒定电流的电源；以及

电流测量器件，用于测量珀耳帖元件所产生电流的值，

其中供给珀耳帖元件的电流的值是基于从电流测量器件获得的测量结果而被控制的，以通过传热构件使照相机保持与箱相同的温度。

3.一种用于照相机的照明装置，包括：

多个发光二极管；

箱，多个发光二极管被固定于该箱上；

温度控制器件，被粘在箱上；

传热构件，被粘在温度控制器件上，该传热构件夹持照相机；

向多个发光二极管提供恒定电流的电源；以及

测量装置，用于测量加在多个发光二极管上的电压和供给温度控制器件的电流中的至少一个值，

其中温度控制器件是基于该电压或电流值被控制的，以通过传热构件使照相机保持与箱相同的温度。

4.一种用于照相机的照明装置，包括：

光源；

箱，光源被固定于该箱上；

温度控制器件，被粘在箱上；

传热构件，被粘在温度控制器件上，该传热构件夹持照相机；

光源的电源；

温度控制器件的电源；以及

测量系统，用于检测光源和温度控制器件中至少一个的电压或电流改变量，该电压或电流变化对应于光源温度的变化，

其中温度控制器件的电源的输出是基于从测量系统获得的检测结果而被控制的，以通过传热构件使照相机保持与箱相同的温度。

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