JP2007236095A

JP2007236095A - Ｌｅｄ用電源装置及び光照射装置

Info

Publication number: JP2007236095A
Application number: JP2006053972A
Authority: JP
Inventors: Yuichiro Tanaka; 裕一郎田中; Kenzo Nakanishi; 謙造中西
Original assignee: CCS Inc
Current assignee: CCS Inc
Priority date: 2006-02-28
Filing date: 2006-02-28
Publication date: 2007-09-13

Abstract

【課題】高輝度でありながら発熱が少なくＬＥＤの長寿命化に資することができ、しかも製作の簡略化、工数短縮により低価格化が可能なＬＥＤ用電源装置を提供する。
【解決手段】一個又は直列接続された複数個のＬＥＤ１１を複数列並列に接続して成るＬＥＤ回路１に対して設けられる電源装置であって、所定の電源電圧を前記ＬＥＤ回路１の順方向電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータ２ａと、前記ＬＥＤ回路１を定電流駆動するための定電流回路２ｂと、前記定電流回路２ｂにかかる電圧が一定となるように前記ＤＣ−ＤＣコンバータ２ａの電圧をフィードバック制御するフィードバック制御部２ｃとを具備してなるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、種々の光学的検査や記号読取等のための照明に適したＬＥＤ用電源装置に関するものである。

従来から、全てのＬＥＤを直列接続した発光源が知られているが、この発光源の場合は、１個のＬＥＤが消灯すると全体が消灯してしまう。この不具合を防止するため、１個又は数個毎の直列回路を並列に接続すると、発熱の最大の原因であるバランス抵抗を取り付け、分流を均等にする必要がある。そこで、各直列回路毎に、電流制御回路を光源側に内蔵することにより、ＬＥＤのＶｆばらつきを吸収し、なおかつ発熱を抑えた光源が可能となる（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−１２２９７９号公報

ところがこのような従来の構成では、電圧制御方式を採用すると、ＬＥＤ回路毎にＶｆ値を合わせる為の抵抗を接続する必要があり、この抵抗によって熱が発生し、ＬＥＤの劣化を助長してしまうといった問題点を有している。また、その抵抗値の調整を回路毎に毎回調整する必要があり、その調整にも時間を要するといった問題点を有している。

本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、主たる目的は、高輝度でありながら発熱が少なくＬＥＤの長寿命化に資することができ、しかも製作の簡略化、工数短縮により低価格化が可能であるといった優れたＬＥＤ用電源装置を提供することにある。

すなわち本発明にかかるＬＥＤ用電源装置は、一個又は直列接続された複数個のＬＥＤを複数列並列に接続して成るＬＥＤ回路に対して設けられる電源装置であって、所定の電源電圧を前記ＬＥＤ回路の順方向電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータと、前記ＬＥＤ回路を定電流駆動するための定電流回路と、前記定電流回路にかかる電圧が一定となるように前記ＤＣ−ＤＣコンバータの電圧をフィードバック制御するフィードバック制御部とを具備して成ることを特徴とする。

このようなものであれば、例えば、ＬＥＤの発熱によりそのＬＥＤのＶｆ値に変動があっても、前記フィードバック制御部が、前記定電流回路にかかる電圧が一定となるように前記ＤＣ−ＤＣコンバータの電圧をフィードバック制御するので、前記ＬＥＤ回路のＬＥＤは一定の光を発光することができる。また、ＤＣ−ＤＣコンバータにリップルがある場合でも、その影響を少なくすることができる。さらに、ＬＥＤ回路に従来の如きＬＥＤのＶｆ値を調整するための抵抗を接続する必要がないため、装置の小型化を実現することができるうえ、製作の簡略化、工数短縮により低価格化を実現することができる。

また、ＬＥＤの発熱低減だけにとどまらず、ＤＣ−ＤＣコンバータとフィードバック制御を使用することで、（ｉ）定電流回路の発熱低減によって低損失化を図ることができ、且つ（ｉｉ）ＤＣ−ＤＣコンバータにＰＷＭスイッチング制御を行なうことで低損失化を図ることができる。加えて、ＬＥＤとＬＥＤ定電流回路のトータルで低損失化が可能となり、省電力等のいわゆるエコロジー化に資する。

さらに、ＬＥＤのＶｆ変動や配線長のドロップ（例えば１０ｍ〜３０ｍ）を吸収することができる（すなわち、配線長に依存しない）ので、例えば、設計の自由度（例えば、工場内における電源装置の配置の自由度）が大きくなるといった効果も得られる。

また、ＦＥＴにかかる電圧を決め打ちで決定しない（予め電圧値を指定しない）ように、ＤＣ−ＤＣコンバータで、ＬＥＤ定電流回路への供給電圧を決定しているため、ＬＥＤは一定の光を安定して発光することができるといった一定の品質を保持した製品の提供に資する。

すなわち、高輝度でありながら発熱が少なくＬＥＤの長寿命化に資することができ、しかも製作の簡略化、工数短縮により低価格化が可能であるとともに設計自由度が広がり、さらには、高品質で且つ低損失化によるエコロジー対策にも資することができるといった優れたＬＥＤ用電源装置を提供することができる。

なお、ＬＥＤの長寿命化を損ねることなく、より高輝度に光を照射できるようにするには、複数のＬＥＤ回路それぞれに対応させて、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ、前記定電流回路及び前記フィードバック制御部を設けていることが望ましい。

ところで、本発明にかかる光照射装置の望ましい態様としては、一個又は直列接続された複数個のＬＥＤを複数列並列に接続して成るＬＥＤ回路と、このＬＥＤ回路に対して設けられるＬＥＤ用電源装置とを具備する光照射装置であって、前記ＬＥＤ用電源装置が、所定の電源電圧を前記ＬＥＤ回路の順方向電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータと、前記ＬＥＤ回路を定電流駆動するための定電流回路と、前記定電流回路にかかる電圧が一定となるように前記ＤＣ−ＤＣコンバータの電圧をフィードバック制御するフィードバック制御部とを備え、前記ＤＣ−ＤＣコンバータと、前記定電流回路と、前記フィードバック制御部とを直列接続して成るものが挙げられる。

このようなものであれば、例えば、ＬＥＤの発熱によりそのＶｆ値に変動があっても、前記フィードバック制御部が、前記定電流回路にかかる電圧が一定となるように前記ＤＣ−ＤＣコンバータの電圧をフィードバック制御するので、前記ＬＥＤ回路のＬＥＤは一定の光を発光することができる。また、ＤＣ−ＤＣコンバータにリップルがある場合でも、その影響を少なくすることができる。さらに、ＬＥＤ回路に従来の如きＶｆ値を調整するための抵抗を接続する必要がないため、装置の小型化を実現することができるうえ、製作の簡略化、工数短縮により低価格化を実現することができる。

すなわち、特にＬＥＤ用電源装置の作用によって、高輝度でありながら発熱が少なくＬＥＤの長寿命化に資することができ、しかも製作の簡略化、工数短縮により低価格化が可能であるとともに設計自由度が広がり、さらには、高品質で且つ低損失化によるエコロジー対策にも資することができるといった優れた光照射装置を提供することができる。

このように本発明に係るＬＥＤ用電源装置は、例えば、ＬＥＤの発熱によりそのＶｆ値に変動があっても、前記フィードバック制御部が、前記定電流回路にかかる電圧が一定となるように前記ＤＣ−ＤＣコンバータの電圧をフィードバック制御するので、前記ＬＥＤ回路のＬＥＤは一定の光を発光することができる。また、ＤＣ−ＤＣコンバータにリップルがある場合でも、その影響を少なくすることができる。さらに、ＬＥＤ回路に従来の如きＶｆ値を調整するための抵抗を接続する必要がないため、装置の小型化を実現することができるうえ、製作の簡略化、工数短縮により低価格化を実現することができる。

また、ＬＥＤの発熱低減だけにとどまらず、ＤＣ−ＤＣコンバータとフィードバック制御を使用することで、（ｉ）定電流回路の発熱低減によって低損失化を図ることができ、且つ（ｉｉ）ＤＣ−ＤＣコンバータにＰＷＭスイッチング制御を行なうことで低損失化を図ることができる。加えて、ＬＥＤとＬＥＤ定電流回路のトータルで低損失化が可能と成り、省電力等のいわゆるエコロジー化に資する。

以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態に係る光照射装置Ａは、例えば、光によって製品を検査する製品検査用の照明装置として用いられるものであって、図１、図２に示すように、複数個のＬＥＤ１１から成るＬＥＤ回路１と、このＬＥＤ回路１に対して設けられるＬＥＤ用電源装置２とを具備して成る。なお、これらＬＥＤ回路１とＬＥＤ用電源装置２とはコネクタＣ（図３参照）を介して接続するようにしている。また、ＬＥＤ用電源装置２は、ＬＥＤ回路１の数に対応できるように複数設けてあり、それらが単一の筐体（図示せず）に収容されるようにしている。以下、各部について具体的に説明する。

ＬＥＤ回路１は、図２に示すように、複数個の白色ＬＥＤ１１を直列接続し、さらにこれらを複数列並列接続したものである。なお、各ＬＥＤ１１にはＶｆ規格値が４Ｖのものを用いるようにしているが、実施態様に応じて適宜変更することができる。

ＬＥＤ用電源装置２は、図３に模式化したブロック図で示すように、＋１２Ｖの電源電圧を前記ＬＥＤ回路１の順方向電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータ２ａと、前記ＬＥＤ回路１を定電流駆動するための定電流回路２ｂと、前記定電流回路２ｂにかかる電圧が一定となるように前記ＤＣ−ＤＣコンバータ２ａの電圧をフィードバック制御するフィードバック制御部２ｃとを具備してなる。

より具体的に、ＤＣ−ＤＣコンバータ２ａは、図３に示すように、ＰＷＭ（パルス幅変調）用の三角波を発生するパルス信号発生回路２ａ１と、このパルス信号発生回路２ａ１の出力信号を平滑化する平滑化回路２ａ２とを具備してなるものである。なお、パルス信号発生回路２ａ１と平滑化回路２ａ２との間には、フィードバック制御部２ｃの制御信号に応じて、ＰＷＭのＯＮ／ＯＦＦ比が変更されるように、後述するフィードバック制御部２ｃのコンパレータ回路２ｃ２が設けられている。

定電流回路２ｂは、図３に示すように、正確な定電流を得られるよう、Ｎ型のＭＯＳ−ＦＥＴ２ｂ１を利用した回路を用いている。なお、このＭＯＳ−ＦＥＴ２ｂ１はＰ型であっても良い。

フィードバック制御部２ｃは、図３に示すように、前記ＭＯＳ−ＦＥＴ２ｂ１のドレイン−ソース間の電位差を増幅するための増幅回路２ｃ１と、この増幅回路２ｃ１の出力信号とパルス信号発生回路２ａ１の出力信号とを比較演算しその演算結果を増幅し制御信号として出力するコンパレータ回路２ｃ２とを具備するものである。

以上のように構成される光照射装置Ａについて、その動作の一例を以下に述べる。

まず、ＬＥＤ用電源装置２とＬＥＤ１１照明部とを接続する。そして、図示しないメインスイッチをＯＮすると、ＤＣ−ＤＣコンバータ２ａ及び定電流回路２ｂによって、ＬＥＤ回路１に所定の電圧が印加され、ＬＥＤ回路１の各ＬＥＤ１１が発光する。

そして、ＬＥＤ１１が発光すると、自己発熱などにより順方向電圧Ｖｆ値が低下し、結果、ＭＯＳ−ＦＥＴ２ｂ１のドレイン−ソース間の電位差に変化が生じる。

この電位差の変化は、フィードバック制御部２ｃに入力され、このフィードバック制御部２ｃのコンパレータ回路２ｃ２が、ＰＷＭのＯＦＦ比が大きくなるように、パルス信号発生回路２ａ１の出力信号を制御する。

このように制御されたＬＥＤ１１は、自己発熱が抑えられ順方向電圧Ｖｆ値が上昇する。そして、同様に、ＭＯＳ−ＦＥＴ２ｂ１のドレイン−ソース間に生じた電位差は、フィードバック制御部２ｃに入力され、このフィードバック制御部２ｃのコンパレータ回路２ｃ２が、ＰＷＭのＯＮ比が大きくなるように、パルス信号発生回路２ａ１の出力信号を制御する。

このように本実施形態にかかる光照射装置Ａによれば、例えば、ＬＥＤ１１の発熱によりＬＥＤ回路１のＶｆ値に変動があっても、前記フィードバック制御部２ｃが、前記定電流回路２ｂにかかる電圧が一定となるように前記ＤＣ−ＤＣコンバータ２ａの電圧をフィードバック制御するので、前記ＬＥＤ回路１のＬＥＤ１１は一定の光を発光することができる。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ２ａにリップルがある場合でも、その影響を少なくすることができる。さらに、ＬＥＤ回路１に従来の如きＶｆ値を調整するための抵抗を接続する必要がないため、装置の小型化を実現することができるうえ、製作の簡略化、工数短縮により低価格化を実現することができる。

また、ＬＥＤ１１の発熱低減だけにとどまらず、ＤＣ−ＤＣコンバータ２ａとフィードバック制御を使用することで、（ｉ）定電流回路２ｂの発熱低減によって低損失化を図ることができ、且つ（ｉｉ）ＤＣ−ＤＣコンバータ２ａにＰＷＭスイッチング制御を行なうことで低損失化を図ることができる。加えて、ＬＥＤ１１と定電流回路２ｂのトータルで低損失化が可能となり、省電力等のいわゆるエコロジー化に資する。

また、ＭＯＳ−ＦＥＴ２ｂ１にかかる電圧を決め打ちで決定しない（予め電圧値を指定しない）ように、ＤＣ−ＤＣコンバータ２ａで、定電流回路２ｂへの供給電圧を決定しているため、ＬＥＤ１１は一定の光を安定して発光することができるといった一定の品質を保持した製品の提供に資する。

すなわち、特にＬＥＤ用電源装置２の作用によって、高輝度でありながら発熱が少なくＬＥＤ１１の長寿命化に資することができ、しかも製作の簡略化、工数短縮により低価格化が可能であるとともに設計自由度（例えば、工場内における照明装置の配置の自由度）が広がり、さらには、高品質で且つ低損失化によるエコロジー対策にも資することができるといった優れた光照射装置Ａを提供することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。

例えば、ＬＥＤ回路１の回路構成は、本実施形態のものに限られるものではない。

また、複数のＬＥＤ回路１それぞれに対応させて、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ２ａ、前記定電流回路２ｂ及び前記フィードバック制御部２ｃを設けるといった実施態様も考えられる。このように構成したものであれば、ＬＥＤ１１の長寿命化を損ねることなく、より高輝度に光を照射可能な光照射装置Ａを提供することができる。

また、本実施形態では、ＬＥＤ用電源装置２を光照射装置Ａに組み込んで使用するようにしているが、組み込まず、例えば、スタンドアローンで使用することもできる。

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明の一実施形態における光照射装置の機能ブロック図。同実施形態におけるＬＥＤ回路の回路構成図。同実施形態におけるＬＥＤ用電源装置の機能ブロック図。

符号の説明

Ａ・・・・光照射装置
１・・・・ＬＥＤ回路
２・・・・ＬＥＤ用電源装置
２ａ・・・ＤＣ−ＤＣコンバータ
２ｂ・・・定電流回路
２ｃ・・・フィードバック制御部
１１・・・ＬＥＤ

Claims

一個又は直列接続された複数個のＬＥＤを複数列並列に接続して成るＬＥＤ回路に対して設けられる電源装置であって、
所定の電源電圧を前記ＬＥＤ回路の順方向電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータと、前記ＬＥＤ回路を定電流駆動するための定電流回路と、前記定電流回路にかかる電圧が一定となるように前記ＤＣ−ＤＣコンバータの電圧をフィードバック制御するフィードバック制御部とを具備して成ることを特徴とするＬＥＤ用電源装置。
前記ＬＥＤ回路が複数ある場合には、各ＬＥＤ回路それぞれに対応させて、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ、前記定電流回路及び前記フィードバック制御部を設けていることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ用電源装置。
一個又は直列接続された複数個のＬＥＤを複数列並列に接続して成るＬＥＤ回路と、このＬＥＤ回路に対して設けられるＬＥＤ用電源装置とを具備する光照射装置であって、
前記ＬＥＤ用電源装置が、
所定の電源電圧を前記ＬＥＤ回路の順方向電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータと、前記ＬＥＤ回路を定電流駆動するための定電流回路と、前記定電流回路にかかる電圧が一定となるように前記ＤＣ−ＤＣコンバータの電圧をフィードバック制御するフィードバック制御部とを備え、前記ＤＣ−ＤＣコンバータと、前記定電流回路と、前記フィードバック制御部とを直列接続して成ることを特徴とする光照射装置。