JP2004006463A - Temperature controlling method - Google Patents

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JP2004006463A JP2002158979A JP2002158979A JP2004006463A JP 2004006463 A JP2004006463 A JP 2004006463A JP 2002158979 A JP2002158979 A JP 2002158979A JP 2002158979 A JP2002158979 A JP 2002158979A JP 2004006463 A JP2004006463 A JP 2004006463A
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Katsumi Yoshino
吉野 勝美
Junya Kobayashi
小林 潤也
Toshio Osono
大薗 敏雄
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for controlling temperatures by detecting the characteristics of an electronic (electric) element whose characteristics change due to the temperatures by measuring a change in the electric characteristics of the element without separately using a sensor and by controlling the element. <P>SOLUTION: The temperature controlling method for the element is provided, where characteristics are changed by the temperatures, the temperature-electric characteristics of the electronic element that functions due to energization is captured as a temperature detection signal, and the amount of current and voltage to be energized to the elements is controlled. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エネルギー効率の高い省エネルギー回路型の温度・輝度調節方法を実現するための温度制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えば、バッテリ駆動による温度制御装置(例えば、半田こてや吸脱着反応を利用した消臭器や捕集器)において、200℃以上の高い昇温温度が設定できるような装置はなく、また、発光素子の温度調節は、素子近傍に温度センサを備えて、温度コントロールをするか、パルス駆動をさせて平衡に保つ等の工夫をする以外に方法はなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
温度によってその特性が変化する電子(電気)素子の電気特性の変化を検知して制御する方法では、別途センサを用いて、そのセンサ信号の抵抗変化、輝度変化により素子を制御していたので、素子と別途センサとの間に時間的遅れやズレ等が発生して、制御の精度に限界があったり、また、エネルギーロスが生じたりしていた。また、何らかの方法によって素子と別途センサを熱結合させ、又は光結合させる必要があったので、用いる装置の構造が複雑にならざるを得なかった。
【0004】
本発明は、温度調節を省エネルギー且つ低コストで実現すると共に、発光の輝度や照度を安定化させた温度制御方法を提供することを目的とする。本発明において、発光の輝度や照度を安定化させるということは、発光素子は、その内部で温度の変動が起こると、輝度や照度が変化するので、素子内部の温度を安定化させることによって、輝度や照度を安定化させると共に、環境温度の変化に対しても安定化することを意味する。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、温度によって特性が変化し、通電により機能する電子素子の温度−電気特性を温度検出信号としてとらえ、これらの素子に通電する電流・電圧量をコントロールすることを特徴とする素子の温度制御方法が提供される。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明の方法においては、温度によってその特性が変化する電子(電気)素子の特性変化を素子の抵抗変化や順方向電圧変化を検知することによって制御するので、発光照度、発光輝度、発熱体の温度等を時間的遅れやズレ等の発生なしに制御でき、かくして、制御の精度が向上する。また、従来の方法と相違して、別途センサを必要としないので、装置も構造が簡単になり、従って、信頼性が向上すると共に、別途センサが不必要であるので、経済的にも有利である。
【0007】
本発明の方法によれば、発光素子、発熱素子、冷却素子等のそれ自体の電気特性をとりだし、その信号を直接モニタして制御系に返す。即ち、LED(発光ダイオード)、ハロゲンランプ、ヒータ、ペルチェ素子等の温度−電気特性そのものを温度検出信号としてとらえて、これらの素子に通電する電流・電圧量をコントロールすることによって、輝度の精密な制御や省エネルギー型の温度制御が可能となる。
【0008】
具体的には、LEDの場合には、ダイオードのPNジャンクション温度変化による電流量や順方向電圧変化を直接とりだして、例えば、その順方向電圧変化を増幅した後、増幅電圧と参照電圧とをコンパレータ回路によって比較して、その結果をオン/オフの制御信号として出力し、LEDのの印加電圧とする。また、ヒータの場合には、ヒータの抵抗値をモニターしながら、そこに流れる電流のオン/オフを比較回路で出力することによって、温度センサをあらたに設けなくとも、ヒータの温度制御が可能になる。
【0009】
図面を参照して説明すれば、図1に示すように、LEDの発光素子の相対輝度と順方向電圧には比例関係があるので、温度が上昇すれば、輝度は下がるが、そのときにダイオードに印加される電圧を高く設定することによって輝度が上がる方向に働く。図2に示すように、ヒータの内部抵抗が温度によって、図2のように変化したときに、そのヒータにかかる印加電圧を変えると、一定に保つことが可能である。
【0010】
例えば、温度上昇に比例して内部抵抗が高くなるときに、発熱素子であるヒータの印加電圧を下げることで、発熱素子に流れる電流を少なくして、発熱素子の温度を一定に保つことが可能である。ヒータの種類によって、温度上昇によって内部抵抗が低くなる特性のものがあるが、その場合の発熱素子への印加電圧と内部抵抗との関係は変わらず、おのおのの特性が逆になるだけである。
【0011】
以下にカーボンヒータを例に挙げて、本発明の実施の形態を更に具体的に説明する。形態として、(1)交流電源を利用した温度調節回路の説明(図3)、(2)携帯型を目的とする、直流バッテリを利用した実施回路例(図5)、(3)LEDの温度による相対輝度の変化を抑える回路の実施例(図7)について説明をする。
【0012】
図3は、AC100V電源(周波数は、例えば、60Hzとする)を用いた場合の温度調節回路を示す。R2にあたる部分がヒータ兼温度センサに相当する。A地点においては、この交流電圧は全波整流されており、図4(a)に示すように、120Hz周期での温度調節をしている。カーボンヒータは特に昇温特性のよい材料であり、NTC特性(負の温度係数を有する特性、即ち、温度が上がると抵抗が下がる特性)を示す材料である。カーボンヒータのような発熱素子をNTC特性をもつセンサとして兼用すれば、エネルギーの省力化につながる。それを用いた回路の例を示す。
【0013】
この回路は、1/120秒おきに定期的に発熱素材の温度−電気特性(ある発熱温度において発生する抵抗、即ち、電位)を正確に測定するため、ゼロクロス時の発熱素子の電位検出機構を設けて、且つそのときの電位に応じて、測定後の1周期中(約1/120秒)に同発熱素子に負荷電流を流したり、流さなかったりを繰り返すオン/オフ制御を実現するものである。このように発熱素材自身の温度−電気特性を負荷電流変動のトレース上でのゼロクロスポイントにおいて測定するのが本発明の特徴である。
【0014】
具体的には、図4(a)に示すように、図3A地点の電圧がゼロレベルとクロスする0V電位のときに発熱素材の温度−電気特性を測定できるようにした。SCR(サイリスタ)2を用いているのは、A点がゼロレベルのときにのみ、地点Dの電位(即ち、HからLレベル、図4(d))に応じて、SCRを通して電流が流れたり、流れなかったりさせる(ターンオン及びターンオフすると称する)ためである。
【0015】
従って、A点がゼロレベル以外のときにおいては、SCRは動作しないので、地点Dからの投入電位にかかわらず、次のゼロクロス時まで、オン/オフが1周期の間持続することになる。即ち、サイリスタSCRを通して発熱素子R2へ1周期の間、電流を流したり、流さなかったりを制御する。このゼロクロス時のオン/オフ動作にかかわるDの電位(H又はLレベル)の決定は、温度センサでもある発熱素子の温度−電気特性に対応した電位を別系統で発生させて、それをアンプ3で増幅、コンパレータ4で基準電圧と比較後に実施される。
【0016】
ゼロクロスポイントにおいて発熱素子の電位を測定するためには、C地点において、発熱素子の抵抗に応じた電位を測定し、コンパレータ4で比較しなければならない。そのため、地点Bのゼロクロス時に、それを反映した電位、即ち、図4(b)に示すような0.7Vとなるようにして、そのゼロクロス時のみ、トランジスタを動作させない。それ以外のときは 発熱素子の電位を測定しないときには、地点Bの電位は、図4(b)のように0.7Vを超えるため、トランジスタが動作して、地点Cは接地されて、0Vとなる。ゼロクロス時の地点Cの電位によって、地点Dの電位がH/Lとなり、負荷電流のオン/オフスイッチが動作する機構について以下に説明する。
【0017】
地点Cに応じて地点Eの電位(図4(e))が変化し、地点Eの電位に応じて、電位DがHレベル若しくはLレベルになるような機構を設ける。アンプ3にEのレベルを調整して、コンパレータ4が発熱温度に応じて、H/Lレベルの電位を出力するように動作させる。カーボンヒータ素材はNTC特性を有する。(前述したように、NTC特性とは負の温度係数を意味する。NTCサーミスタは、温度が上昇すると抵抗値が減少するという特性を有する。)使用した発熱素子の抵抗と測定温度の関係は、例えば、100℃で2.0Ω、300℃で1.77Ωとなった。
【0018】
具体的に実現するための抵抗の定数をR1=100Ω、R2=2.0Ω、R3=1kΩ、R4=10kΩとし、使用する電源電圧Vを5Vとする。C点での電位は、R2/(R2+R1)×V=0.098Vとなり、E点での電圧は、C点での電位0.098V×(R4/R3+1)=1.08Vとなる。同様に、R2に1.77Ωを代入して計算すると、0.87Vとなる。即ち、100℃でゼロクロス時にE点では1.08Vの電位が発生して、300℃では0.87Vの電位が発生することになる。
【0019】
このことから、200℃の変化で1.08−0.87=0.21Vの電位差が生じることから、1mV/℃の電位差が生じることになる。例えば、半田こてにカーボンヒータを使う場合には、380℃が半田こての最適温度とすると、0.87V−0.08V=0.79Vにコンパレータ4の電位Gを設定すればよいことになる。
【0020】
上記実施例では、コンパレータ4の動作は、例えば、G電位を0.87Vに設定すると、0.87V以下の0.7Vでは、Hレベルの信号が出力され、0.9VではLレベルの信号が出力されるような動作になる。即ち、図4(d)が示すD点でのトレースのようになる。この出力がSCRのオン/オフ動作をさせることになる。また、ガスの吸着や脱離反応を行ううえで、カーボンヒータは多孔質であるので、ヒータそのものが吸着・脱離素材として安価で有用な材料であるが、脱離温度に維持するような使い方も可能である。尚、図4(f)は図3のF時点の電位変化を示す。
【0021】
従来、発熱体の近傍に温度センサをおいても、熱接触抵抗や界面の熱容量によって、必ず、応答の遅れ、即ち、ヒステリシスが生じて、そのハンチングによって熱損失が生じて、電気エネルギーの変換効率が悪かったが、これに対して、本発明の方法の最大の効果は、温度センサが発熱体と完全に一体化した状態であるので、熱的な損失を限りなく最小に抑えることができる点にある。従って、このエネルギーの省力化によって、従来は不可能であった半田こてや吸着・脱離モジュールの電池駆動等が可能となり、携帯化できるようになる。
【0022】
図5は、実際の電池駆動、即ち、直流電源7(例えば、12〜16V)によって発熱体に通電する場合の温度調節回路の例を示す。図3と異なる点は、ゼロクロスにあたる部分を持つクロックパルスを発生させて、図3と同じように、発熱素子R2の温度−電気特性をモニターするためのゼロ電位をクロックパルスによって周期的に作製する点である。具体的には、図5のA点のクロック波形を図6(a)に示す。そのクロックはクロック回路8によって作製されたものである。
【0023】
また、図3のサイリスタSCR2にあたる部分をV−MOS(FET)で構成した点である。FETのゲート電位は前段の論理素子9の出力電位によってオン/オフ動作をする。また、論理素子9の出力電位は、クロック回路8から発生するパルスA点のゼロレベルのときにのみ、論理素子9のゲートが開いて出力される構成になっている。従って、図3と同様に温度調節の電位に相当するC点での電圧(図6(c))は、A点でのゼロ電位の時にのみ変化することになる。
【0024】
図3と同様に、C点で測定された電位は、アンプ3で増幅された後、コンパレータ4によって設定電圧Gと比較されて、低い場合は、Hレベルとしてコンパレータ4より出力され、Gより高い電圧の場合は、Lレベルとして出力される。図6(d)のD点の出力波形がそれを示している。その出力を反映して、1周期分の間、V−MOSがオンの状態又はオフの状態が続くことになり、F点での電位(図6(f))は、C点での電位(図6(c))によって、電流のオン/オフが制御されて、温度調節されることになる。尚、図6(e)は、図5のE点の電位である。
【0025】
図3と図5に用いたコンパレータ4の代わりに、ウインドコンパレータを用いてもよい。また、このような発熱体の使用方法は、PTC特性(正の温度係数を有する特性をいう。正の温度係数をもつサーミスタは、素子温度が設定温度を越えると、急激に電気抵抗が大きくなる。温度が下がると電気抵抗も下がる)を持つものでも同様に利用できる。
【0026】
この回路を使った応用として、省エネルギー型のはんだこて回路、化学物質等の消臭・脱臭・捕臭・凝縮・発散用回路、照明安定化回路等を挙げることができる。
【0027】
照明安定化回路の例を図7に示す。ダイオードも同様に温度センサと考えられる。発光ダイオードも温度特性を有している。発光ダイオード内部のPN接合部分の温度によって、LEDの輝度は大きく変化する。例えば、温度変化として20℃ほど変化すると、相対輝度はそれによって数十%も変化する。
【0028】
マシンビジョンやパターン検出等においては、照明輝度が変化すると、それによって画像処理条件が大きく変動して、認識精度の低下を招く。そこで、精密な位置を測定したり、位置合わせするときには、従来は、照明の設置条件に制約が生じたり、環境温度変化が激しい朝夕では、検査結果や制御結果に大きく影響するので、生産効率の低下を招くことがしばしば生じる。発光素子の温度変化を直接とらえて、発光素子に印加する電圧をそれに応じて変化させれば、そのような問題は解決する。
【0029】
即ち、接合温度に対応して、電流変化又は順方向電圧の変化を検出して、その変化量を電圧に変換し、その電位を発光素子であるLEDの駆動電圧に反映させるような回路構成にすることで上記問題は解決する。
【0030】
また、LEDの駆動電圧を変調させて、この温度変化による輝度誤差を解決しようとする対策がとられることがあるが、根本的な解決にはならず、温度影響は殆ど解消されいないのが現状である。本発明では、このような変調電圧にも対応し、変調電圧の振幅をLEDの環境温度による輝度変化に対応させて調節する発光制御方法である。
【0031】
図7に示すように、LED発光素子11の順方向電流は、降下電位差として差動アンプ12によって出力される。その降下電位に適当な電位16を加算回路アンプ13によって加え、そして、生じた電圧を反転アンプ14によって反転させて、バッファ回路15を介して、再び、LEDに印加させることによって、LEDの順方向電流変化に応じて、LEDの印加電圧を変化させ、かくして、順方向電流を一定に保持することができる。即ち、電流を一定に保つことによって、発光輝度を一定に保つことが可能となる。
【0032】
【発明の効果】
本発明によれば、負荷抵抗や電流検出を設けなくてもよいので、温度の昇温時間が早く、エネルギーロスが少ない省エネルギー化が実現できる。また、マシンビジョン等での命であるワークにあてる照明精度が環境温度に左右されずに安定化する。特に、LED照明等では、発光素子内部のPNジャンクション温度を直接モニターして、プルアップ電圧を調節できるので、きめの細かい温度調節ができる。その他、温度調節の際のロスが少ないので、ヒータ加熱等がバッテリでできるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】LEDの発光素子の相対輝度と順方向電圧の関係図である。
【図2】発熱素子の相対温度と順方向電圧の関係図である。
【図3】本発明による温度調節回路の一例を示す。
【図4】図3の各地点の電圧を示す図である。
【図5】温度調節回路の他の実施例を示す。
【図6】図5の各地点の電圧を示す図である。
【図7】照明安定化回路図の一例を示す。
【符号の説明】
1…安定化電源
2…サイリスタ
3…アンプ
4…コンパレータ
5…トランジスタ
R2…発熱素子
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a temperature control method for realizing an energy-saving circuit-type temperature / brightness adjustment method with high energy efficiency.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, in a temperature control device driven by a battery (for example, a deodorizer or a collector using a soldering iron or an adsorption / desorption reaction), there is no device capable of setting a high temperature rising temperature of 200 ° C. or more. In addition, there has been no other method of adjusting the temperature of the light emitting element except to provide a temperature sensor near the element to control the temperature or to maintain the balance by performing pulse driving.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the method of detecting and controlling a change in the electric characteristics of an electronic (electric) element whose characteristics change with temperature, a separate sensor is used, and the element is controlled by a resistance change and a luminance change of the sensor signal. A time delay, a displacement, or the like occurs between the element and the separate sensor, which limits the accuracy of control and causes an energy loss. In addition, since it is necessary to thermally couple or optically couple the element and the sensor separately by some method, the structure of the device to be used has to be complicated.
[0004]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a temperature control method that realizes temperature control with energy saving and low cost, and stabilizes luminance and illuminance of light emission. In the present invention, stabilizing the luminance and illuminance of light emission means that when the temperature of the light-emitting element fluctuates therein, the luminance and illuminance change, so by stabilizing the temperature inside the element, This means that luminance and illuminance are stabilized, and also stabilized against changes in environmental temperature.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, there is provided an element whose characteristics change according to temperature, the temperature-electric characteristic of an electronic element which functions by energization is taken as a temperature detection signal, and the amount of current and voltage applied to these elements is controlled. Is provided.
[0006]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the method of the present invention, the characteristic change of an electronic (electric) element whose characteristic changes with temperature is controlled by detecting a resistance change or a forward voltage change of the element. Temperature and the like can be controlled without occurrence of a time delay or deviation, and thus control accuracy is improved. Also, unlike the conventional method, since no separate sensor is required, the structure of the device is simplified, and therefore, the reliability is improved, and an additional sensor is not required, which is economically advantageous. is there.
[0007]
According to the method of the present invention, the electric characteristics of the light emitting element, the heating element, the cooling element, and the like are taken out, and the signals are directly monitored and returned to the control system. That is, the temperature-electrical characteristics of an LED (light emitting diode), a halogen lamp, a heater, a Peltier element, and the like are taken as a temperature detection signal, and by controlling the amount of current and voltage applied to these elements, the precision of the luminance is improved. Control and energy-saving temperature control become possible.
[0008]
Specifically, in the case of an LED, a current amount or a forward voltage change due to a PN junction temperature change of a diode is directly taken out, and, for example, after amplifying the forward voltage change, the amplified voltage and a reference voltage are compared with a comparator. The result is compared by a circuit, and the result is output as an ON / OFF control signal, which is used as an LED applied voltage. Also, in the case of a heater, by monitoring the resistance value of the heater and outputting on / off of a current flowing therethrough by a comparison circuit, it is possible to control the temperature of the heater without newly providing a temperature sensor. Become.
[0009]
Referring to the drawings, as shown in FIG. 1, since there is a proportional relationship between the relative luminance of the light emitting element of the LED and the forward voltage, if the temperature rises, the luminance decreases. By setting a high voltage to be applied to the pixel, the luminance increases. As shown in FIG. 2, when the internal resistance of the heater changes as shown in FIG. 2 depending on the temperature, it can be kept constant by changing the voltage applied to the heater.
[0010]
For example, when the internal resistance increases in proportion to the temperature rise, the current applied to the heating element can be reduced by lowering the voltage applied to the heating element, thereby keeping the temperature of the heating element constant. It is. Depending on the type of the heater, there is a type in which the internal resistance is reduced by a rise in temperature. In this case, however, the relationship between the voltage applied to the heating element and the internal resistance does not change, and each characteristic is only reversed.
[0011]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described more specifically by taking a carbon heater as an example. As the modes, (1) description of a temperature control circuit using an AC power supply (FIG. 3), (2) an example of a practical circuit using a DC battery for portable purposes (FIG. 5), and (3) LED temperature An embodiment (FIG. 7) of a circuit for suppressing a change in relative luminance due to the following will be described.
[0012]
FIG. 3 shows a temperature control circuit when an AC 100 V power supply (frequency is, for example, 60 Hz) is used. A portion corresponding to R2 corresponds to a heater / temperature sensor. At the point A, the AC voltage is full-wave rectified, and the temperature is adjusted at a cycle of 120 Hz as shown in FIG. The carbon heater is a material having particularly good temperature rising characteristics, and is a material exhibiting NTC characteristics (characteristics having a negative temperature coefficient, that is, characteristics in which the resistance decreases as the temperature increases). If a heating element such as a carbon heater is also used as a sensor having NTC characteristics, energy can be saved. An example of a circuit using the same will be described.
[0013]
In order to accurately measure the temperature-electrical characteristics (resistance generated at a certain heating temperature, that is, potential) of the heating material at regular intervals of 1/120 seconds, this circuit employs a mechanism for detecting the potential of the heating element at zero crossing. It is provided to realize on / off control in which a load current is repeatedly supplied or not supplied to the heating element during one cycle after the measurement (approximately 1/120 seconds) according to the potential at that time. is there. As described above, it is a feature of the present invention to measure the temperature-electrical characteristics of the heating material itself at the zero cross point on the trace of the load current fluctuation.
[0014]
More specifically, as shown in FIG. 4A, when the voltage at the point A in FIG. 3A is a 0 V potential crossing the zero level, the temperature-electrical characteristics of the heat generating material can be measured. The SCR (thyristor) 2 is used only when the point A is at the zero level, depending on the potential at the point D (that is, from H level to L level, FIG. 4D). , Or not to flow (referred to as turn-on and turn-off).
[0015]
Therefore, when the point A is at a level other than the zero level, the SCR does not operate, and the ON / OFF continues for one cycle until the next zero crossing, regardless of the applied potential from the point D. That is, it controls whether or not current flows through the thyristor SCR to the heating element R2 for one cycle. The determination of the D potential (H or L level) related to the ON / OFF operation at the time of the zero crossing is performed by generating a potential corresponding to the temperature-electrical characteristic of the heating element which is also a temperature sensor in another system, and using the generated potential in the amplifier 3. , And after the comparison with the reference voltage by the comparator 4.
[0016]
In order to measure the potential of the heating element at the zero crossing point, a potential corresponding to the resistance of the heating element must be measured at point C and compared by the comparator 4. Therefore, at the time of the zero cross at the point B, the potential is reflected, that is, 0.7 V as shown in FIG. 4B, so that the transistor is not operated only at the time of the zero cross. Otherwise, when the potential of the heating element is not measured, the potential at the point B exceeds 0.7 V as shown in FIG. 4B, so that the transistor operates, the point C is grounded, and Become. A mechanism in which the potential at the point D becomes H / L by the potential at the point C at the time of zero crossing and the on / off switch of the load current operates will be described below.
[0017]
A mechanism is provided such that the potential of the point E (FIG. 4E) changes according to the point C, and the potential D becomes H level or L level according to the potential at the point E. The level of E is adjusted to the amplifier 3, and the comparator 4 is operated so as to output an H / L level potential according to the heat generation temperature. The carbon heater material has NTC characteristics. (As described above, the NTC characteristic means a negative temperature coefficient. The NTC thermistor has a characteristic that the resistance value decreases as the temperature increases.) The relationship between the resistance of the heating element used and the measurement temperature is as follows. For example, the resistance was 2.0Ω at 100 ° C. and 1.77Ω at 300 ° C.
[0018]
Specifically resistor for realizing constant R1 = 100Ω, R2 = 2.0Ω, R3 = 1kΩ, and R4 = 10 k.OMEGA, the power supply voltage V 0 to be used to 5V. The potential at the point C is R2 / (R2 + R1) × V 0 = 0.098 V, and the voltage at the point E is 0.098 V × (R4 / R3 + 1) = 1.08 V at the point C. Similarly, a value obtained by substituting 1.77Ω for R2 is 0.87V. That is, at the time of zero crossing at 100 ° C., a potential of 1.08 V is generated at the point E, and at 300 ° C., a potential of 0.87 V is generated.
[0019]
From this, a potential difference of 1.08-0.87 = 0.21 V is generated at a change of 200 ° C., so that a potential difference of 1 mV / ° C. is generated. For example, when a carbon heater is used for the soldering iron, if the optimum temperature of the soldering iron is 380 ° C., the potential G of the comparator 4 may be set to 0.87V−0.08V = 0.79V. Become.
[0020]
In the above embodiment, for example, when the G potential is set to 0.87 V, an H level signal is output at 0.7 V of 0.87 V or less, and an L level signal is output at 0.9 V. The operation is performed as output. That is, the trace at the point D shown in FIG. This output causes the on / off operation of the SCR. In addition, since the carbon heater is porous in performing gas adsorption and desorption reactions, the heater itself is an inexpensive and useful material as an adsorption and desorption material, but it is used in such a way as to maintain the desorption temperature. Is also possible. FIG. 4F shows the potential change at the point F in FIG.
[0021]
Conventionally, even if a temperature sensor is placed near a heating element, a delay in response, that is, hysteresis always occurs due to thermal contact resistance and heat capacity at the interface, and hunting causes a heat loss, resulting in a conversion efficiency of electric energy. However, the greatest effect of the method of the present invention is that the temperature sensor is completely integrated with the heating element, so that the thermal loss can be minimized as much as possible. It is in. Therefore, by saving energy, it becomes possible to drive a soldering iron or an adsorption / desorption module with a battery, which was impossible in the past, and to make the module portable.
[0022]
FIG. 5 shows an example of a temperature control circuit when the battery is actually driven, that is, when the heating element is energized by the DC power supply 7 (for example, 12 to 16 V). The difference from FIG. 3 is that a clock pulse having a portion corresponding to a zero cross is generated, and a zero potential for monitoring the temperature-electrical characteristics of the heating element R2 is periodically generated by the clock pulse as in FIG. Is a point. Specifically, FIG. 6A shows the clock waveform at point A in FIG. The clock is generated by the clock circuit 8.
[0023]
Further, a point corresponding to the thyristor SCR2 in FIG. 3 is constituted by a V-MOS (FET). The gate potential of the FET is turned on / off by the output potential of the logic element 9 in the preceding stage. Further, the output potential of the logic element 9 is configured such that the gate of the logic element 9 is opened and output only when the pulse A generated from the clock circuit 8 is at the zero level. Therefore, the voltage at the point C (FIG. 6C) corresponding to the potential for temperature adjustment changes only when the potential at the point A is zero, as in FIG.
[0024]
Similarly to FIG. 3, the potential measured at the point C is amplified by the amplifier 3 and is compared with the set voltage G by the comparator 4. When the potential is low, the potential is output from the comparator 4 as an H level and higher than G. In the case of voltage, it is output as L level. The output waveform at point D in FIG. 6D indicates this. Reflecting the output, the V-MOS is kept on or off for one cycle, and the potential at the point F (FIG. 6 (f)) becomes the potential at the point C (FIG. 6 (f)). According to FIG. 6 (c), on / off of the current is controlled and the temperature is adjusted. FIG. 6E shows the potential at point E in FIG.
[0025]
Instead of the comparator 4 used in FIGS. 3 and 5, a window comparator may be used. In addition, such a heating element is used in a PTC characteristic (a characteristic having a positive temperature coefficient. In a thermistor having a positive temperature coefficient, when the element temperature exceeds a set temperature, the electric resistance rapidly increases. It can be used in the same way even if the temperature decreases and the electric resistance decreases.
[0026]
Examples of applications using this circuit include an energy-saving soldering iron circuit, a circuit for deodorizing, deodorizing, collecting, condensing, and dispersing chemical substances, and a lighting stabilizing circuit.
[0027]
FIG. 7 shows an example of the illumination stabilization circuit. Diodes are also considered temperature sensors. Light emitting diodes also have temperature characteristics. The brightness of the LED greatly changes depending on the temperature of the PN junction inside the light emitting diode. For example, if the temperature changes by about 20 ° C., the relative luminance changes by several tens of percent.
[0028]
In machine vision, pattern detection, and the like, when the illumination luminance changes, the image processing conditions fluctuate greatly, resulting in a decrease in recognition accuracy. Conventionally, when measuring or aligning a precise position, the installation conditions of the lighting are restricted, and in the morning and evening when the environmental temperature changes drastically, the inspection results and control results are greatly affected. It often results in degradation. Such a problem can be solved by directly detecting the temperature change of the light emitting element and changing the voltage applied to the light emitting element accordingly.
[0029]
That is, a circuit configuration that detects a current change or a change in a forward voltage in accordance with the junction temperature, converts the change amount into a voltage, and reflects the potential in the drive voltage of the LED that is a light emitting element. This solves the above problem.
[0030]
In some cases, the LED drive voltage is modulated to solve the luminance error caused by the temperature change. It is. The present invention is a light emission control method which adjusts the amplitude of the modulation voltage in accordance with the luminance change due to the ambient temperature of the LED in response to such a modulation voltage.
[0031]
As shown in FIG. 7, the forward current of the LED light emitting element 11 is output by the differential amplifier 12 as a drop potential difference. An appropriate potential 16 is added to the drop potential by the adder circuit amplifier 13, and the generated voltage is inverted by the inverting amplifier 14, and is applied to the LED again through the buffer circuit 15. The voltage applied to the LED is changed according to the current change, and thus the forward current can be kept constant. That is, by keeping the current constant, it is possible to keep the emission luminance constant.
[0032]
【The invention's effect】
According to the present invention, since it is not necessary to provide the load resistance and the current detection, it is possible to realize an energy saving in which the temperature rise time is short and the energy loss is small. In addition, the illumination accuracy applied to a work, which is a life in machine vision and the like, is stabilized without being affected by the environmental temperature. In particular, in LED lighting and the like, since the pull-up voltage can be adjusted by directly monitoring the PN junction temperature inside the light-emitting element, fine-grained temperature adjustment can be performed. In addition, since loss at the time of temperature adjustment is small, heater heating or the like can be performed by the battery.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a relationship between relative luminance of a light emitting element of an LED and forward voltage.
FIG. 2 is a relationship diagram between a relative temperature of a heating element and a forward voltage.
FIG. 3 shows an example of a temperature control circuit according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing voltages at respective points in FIG. 3;
FIG. 5 shows another embodiment of the temperature control circuit.
FIG. 6 is a diagram illustrating voltages at respective points in FIG. 5;
FIG. 7 shows an example of a lighting stabilization circuit diagram.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Stabilized power supply 2 ... Thyristor 3 ... Amplifier 4 ... Comparator 5 ... Transistor R2 ... Heating element

Claims (4)

温度によって特性が変化し、通電により機能する電子素子の温度−電気特性を温度検出信号としてとらえ、これらの素子に通電する電流・電圧量をコントロールすることを特徴とする素子の温度制御方法。A method for controlling the temperature of an element, characterized in that the characteristic changes depending on the temperature, the temperature-electric characteristic of an electronic element that functions by energization is taken as a temperature detection signal, and the amount of current and voltage applied to these elements is controlled. 温度によって特性が変化する素子が発光素子、発熱素子又は冷却素子である請求項1記載の温度制御方法。2. The temperature control method according to claim 1, wherein the element whose characteristics change with temperature is a light emitting element, a heating element, or a cooling element. 発光素子がLED、電子励起、光励起又は化学励起によって蛍光乃至燐光を発する素子、白熱電球、ハロゲンランプであり、発熱素子がヒータ又はペルチェ素子であり、冷却素子がペルチェ素子である請求項2記載の温度制御方法。The device according to claim 2, wherein the light emitting element is an LED, an element that emits fluorescence or phosphorescence by electronic excitation, light excitation or chemical excitation, an incandescent lamp, a halogen lamp, the heating element is a heater or a Peltier element, and the cooling element is a Peltier element. Temperature control method. 温度−電気特性が正又は負の温度係数を有するものである請求項1記載の温度制御方法。The temperature control method according to claim 1, wherein the temperature-electric characteristic has a positive or negative temperature coefficient.
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