JP2008166065A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、安価に提供でき、使用寿命を延長でき、メンテナンスの手間を低減できる照明装置を提供することを課題とする。
【解決手段】照明装置１０は、媒体Ｍの搬送方向Ｔと略直交する方向に複数のＬＥＤ１を２列に並設した構造を有する。点灯制御部８は、２列の複数のＬＥＤ１のうち搬送路２から見て千鳥状に配置された組のＬＥＤと、残りの千鳥状に配置されているＬＥＤ１と、を交互に点灯させる。点灯制御部８による切り換えタイミングは、カメラ２０の走査タイミングに合わせて決定される。
【選択図】 図１

Description

この発明は、例えば、ＬＥＤなどの複数の発光素子を用いた照明装置に関する。

一般に、ＯＣＲや各種検出装置の照明光源として、蛍光灯ランプやハロゲンランプが使われている。しかし、蛍光灯ランプやハロゲンランプには、寿命があり、定期的に交換および保守の必要がある。

これに対し、消費電力が少なく、寿命が長く半永久的に使用できる光源として、ＬＥＤが利用されつつある。ＬＥＤを光源とした照明装置は、複数のＬＥＤを狭い隙間で整列配置することで、必要とする光量を確保するようにしている。

しかし、この種のＬＥＤを用いた照明装置では、防塵のため複数のＬＥＤを密閉したケースに収容した状態で使用するため、ＬＥＤ単体として適正電流を与えたとしても、ケース内でＬＥＤ自身の発熱によって発光効率が経時的に低下することがわかってきた。また、このような発光効率の低下は、照明装置を長時間連続して使用した場合、元に戻らないこともわかってきた。

このため、上述したように比較的耐用年数の長いＬＥＤを用いた上で、その使用寿命をできるだけ延ばすために、パルス点灯方式を採用した発光装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。パルス点灯方式を採用することで、各ＬＥＤを点灯していない時間を作ることができ、使用寿命の延長が期待できる。

しかし、例えば、郵便物を比較的高速で搬送して読み取る郵便物処理装置や紙幣を比較的高速で搬送して検査する紙幣検査装置など、照明対象となる媒体が比較的高速で移動する装置の照明装置として上述したパルス点灯方式の装置を採用すると、短い通過時間の間にできるだけ長い時間媒体を照明する必要があるため、ＬＥＤが点灯している時間を消灯している時間に比べて極めて長くしなければならず、寿命延長効果は大して期待できなくなる。

また、上述した従来の装置のようにパルス点灯方式を採用した場合、複雑な制御回路が必要となり、装置コストを増大する要因にもなる。
特開２００６−４０６６９号公報

この発明の目的は、安価に提供でき、使用寿命を延長でき、メンテナンスの手間を低減できる照明装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の照明装置は、照明対象となる媒体を搬送する搬送路に面して近接して整列配置された複数の発光素子と、これら複数の発光素子のうち千鳥状に配置された半数の発光素子と残りの千鳥状に配置された半数の発光素子とを交互に点灯させる点灯制御部と、を有する。

上記発明によると、複数の発光素子を千鳥状の２つの組みに分けて各組の発光素子を交互に点灯させるようにしたため、搬送される媒体に対する照度を均一に保った上で、各発光素子を点灯している時間を短くでき、比較的安価な構成によって、各発光素子の使用寿命を延長でき、発光素子の交換回数を極めて少なくでき、メンテナンスの手間を低減できる。

この発明の照明装置は、上記のような構成および作用を有しているので、安価に提供でき、使用寿命を延長でき、メンテナンスの手間を低減できる。

以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１には、この発明の実施の形態に係る照明装置１０、およびカメラ２０を有する検査装置１００の要部概略図を示してある。この検査装置１００は、例えば、郵便物を高速搬送して処理する郵便物処理装置や、紙幣を高速搬送して検査する紙幣検査装置などに組み込まれる。なお、本発明の照明装置は、これらの装置に限らず、ＯＣＲなどの照明装置としても適用できる。

検査装置１００は、搬送路２を介して図中矢印Ｔ方向に数メートル／秒で比較的高速に搬送される郵便物や紙幣などの媒体Ｍを照明する照明装置１０、および照明された媒体Ｍを走査して検出するためのカメラ２０を有する。

照明装置１０は、搬送路２に近接対向して整列配置された複数のＬＥＤ１を有する。本実施の形態では、図２に示すように、媒体Ｍの搬送方向Ｔと略直交する幅方向Ｗに沿って一直線に１６個のＬＥＤ１を略等間隔で並べた列を搬送方向Ｔに沿って互いに離間せしめて２列配置した。より具体的には、各列の１６個のＬＥＤ１を細長い基板４ａ、４ｂに取り付けて各列のＬＥＤ１が図２に示すように整列配置されるように２枚の基板４ａ、４ｂを搬送路２に対して位置決め配置した。

図１に戻って、搬送路２から離間した各基板４ａ、４ｂの裏面側には、多数の放熱フィン６ａを有する放熱板６が取り付けられている。放熱板６は、例えば、銅や鉄などの比較的熱伝導が良い金属材料により形成されている。なお、放熱板６と２枚の基板４ａ、４ｂとの間には、絶縁性の接着剤などの熱伝導部材５が介在されており、基板４ａ、４ｂの熱を放熱板６に効率良く伝達できるようになっている。

すなわち、複数のＬＥＤ１を列ごとに分割して取り付けた２枚の基板４ａ、４ｂ、および上記放熱板６の作用によって、ＬＥＤ１から発せられる熱を効率良く放熱できる。基板４ａ、４ｂを分割して放熱効果を上げているように、各ＬＥＤ１の間の距離もできるだけ離した方が放熱効果を高めることができるが、限られた照明範囲内にできるだけ多くのＬＥＤ１を配置することが照度を上げるためには必要であるため、ＬＥＤ１同士の間隔は一定の範囲内に収める必要がある。

上記のように複数のＬＥＤ１を取り付けた２枚の基板４ａ、４ｂには、各ＬＥＤ１を所望するタイミングで選択的に点灯させるための点灯制御部８が接続されている。この点灯制御部８による点灯制御方法については、後に詳述する。また、複数のＬＥＤ１と媒体Ｍが搬送される搬送路２との間には、防塵のための透明なガラス板３が配置されている。すなわち、ＬＥＤ１からの光は、ガラス板３を通過して搬送路２を介して搬送される媒体Ｍに照射される。

ＬＥＤ１は、蛍光灯ランプやハロゲンランプと比較して、寿命が長く半永久的に使用できる光源とされ、本実施の形態のように複数のＬＥＤ１を整列配置することで、必要とされる光量の光を長時間にわたって安定して照射できる。このＬＥＤを用いた照明装置１０は、限られた領域で必要とされる光量の光を媒体Ｍに照射する必要があるため、ＬＥＤ１同士の間隔は比較的狭められている。このため、比較的長い時間この照明装置１０を使用した場合、ＬＥＤ１自身の発熱によって発光効率が低下することが知られている。

このため、本実施の形態では、上述した複数のＬＥＤ１を同時に点灯するのではなく、点灯制御部８の制御によって複数のＬＥＤ１のＯＮ／ＯＦＦを切り換え制御し、ＬＥＤ１の発熱に起因した発光効率の低下を抑制するようにした。この際、照明装置１０として、必要とされる光量を保つとともに光量を一定に制御することは言うまでもない。

つまり、本実施の形態では、点灯制御部８は、図３に斜線で示すように千鳥状に配置された組の１６個のＬＥＤ１と、残りの千鳥状に配置された１６個のＬＥＤ１（斜線無し）の組と、に組み分けし、これら２組のＬＥＤ１を交互に点灯させるようにした。より具体的には、図中上方の基板４ａに取り付けたＡ列の１６個のＬＥＤ１のうち左から奇数番目の８個のＬＥＤ１、および図中下方の基板４ｂに取り付けたＢ列の１６個のＬＥＤ１のうち左から偶数番目の８個のＬＥＤ１を１組目とし、基板４ａの左から偶数番目の８個のＬＥＤ１、および基板４ｂの左から奇数番目の８個のＬＥＤ１を２組目とし、各組のＬＥＤ１を交互に点灯させるようにした。

各組のＬＥＤ１のＯＮ／ＯＦＦの切り換えタイミングの例を図４に示してある。これによると、１組目の１６個の千鳥状に配置したＬＥＤ１を点灯させているときには、２組目の千鳥状に配置されている１６個のＬＥＤ１を消灯させ、１組目のＬＥＤ１を消灯させているときには２組目のＬＥＤ１を点灯させているのが分かる。このように、各組のＬＥＤ１を交互に点灯／消灯させることで、個々のＬＥＤ１の点灯時間を半分にでき、使用寿命を大幅に延長できる。

なお、本実施の形態では、１つおきに千鳥状に配置したＬＥＤ１の組を１まとめにしてＯＮ／ＯＦＦを切り換えるようにしたため、媒体Ｍに照射される光のムラを無くすことができ、且つ、各組のＬＥＤ１を点灯させたときの光量のばらつきをも無くすことができる。

さらに、本実施の形態では、各組のＬＥＤ１の点灯／消灯を切り換えるタイミングをカメラ２０の走査タイミングに合わせて制御するようにした。つまり、カメラ２０による１走査周期ごとに１組目のＬＥＤ１と２組目のＬＥＤ１のＯＮ／ＯＦＦを切り換えるようにした。このように、走査タイミングに合わせて点灯タイミングを制御することで、媒体Ｍを検出している最中にＬＥＤ１のＯＮ／ＯＦＦを切り換えることがなく、媒体Ｍに対する照度のばらつきを無くすことができる。

以上のように、本実施の形態によると、複数のＬＥＤ１を媒体Ｍに対する照度が均一になる組に分けて、各組のＬＥＤ１を交互に点灯させるようにしたため、常に安定した照度の光で媒体Ｍを照明でき、ＬＥＤ１個々の使用寿命を延長でき、メンテナンスの回数を少なくでき、ランニングコストを低くすることができる。特に、本実施の形態の照明装置１０は、組み分けしたＬＥＤ１を交互に点灯させるだけの簡単な制御により動作するため、複雑で高価な回路構成を必要とせず、装置構成をも安価にできる。

図５には、上述した照明装置１０の変形例を示してある。この照明装置は、Ａ列の１６個のＬＥＤ１を取り付けた基板４ａに対し、Ｂ列の１６個のＬＥＤ１を取り付けた基板４ｂを幅方向にＬＥＤ一つ分ずらした構成を有し、各列のＬＥＤ１を図６に示すように同じタイミングで制御したことを特徴としている。

このように、各列の１６個のＬＥＤ１を同じタイミングで制御することで、ＬＥＤ１のＯＮ／ＯＦＦ制御をより簡単にでき、制御回路を安価にできる。なお、この場合であっても、各切り換えタイミングで点灯しているＬＥＤ１は、図５に例示したように千鳥状となり、上述した照明装置１０と同じ光量の光をムラなく照射できることになり、同様の効果を奏することできる。

なお、この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。

例えば、上述した実施の形態では、媒体Ｍの搬送方向Ｔと略直交する幅方向に並べたＬＥＤ１を搬送方向Ｔに沿って２列配置した場合について説明したが、これに限らず、３列以上のＬＥＤ１を配置しても良い。いずれにしても、各タイミングで媒体Ｍに対する照明がムラなく均一であることが重要であり、同時に点灯させるＬＥＤ１は、千鳥状にすることが望ましい。

また、上述した実施の形態では、複数のＬＥＤ１を２組に分けて交互にＯＮ／ＯＦＦを切り換えるように制御した場合について説明したが、３組以上に分けてＯＮ／ＯＦＦを切り換えるようにしても良い。この場合、個々のＬＥＤ１の点灯時間をより短くできるため、半永久的にＬＥＤ１の交換はいらなくなる。

また、上述した実施の形態では、発光素子として複数のＬＥＤ１を備えた照明装置について説明したが、これに限らず、いかなる発光素子であっても本発明を適用できる。

また、上述した実施の形態では、カメラ２０による１走査周期ごとにＬＥＤ１のＯＮ／ＯＦＦを切り換えるようにしたが、これに限らず、カメラ２０の走査周期の整数倍になるタイミングでＬＥＤ１の切り換え制御をすれば良い。

さらに、上述した実施の形態では、複数のＬＥＤ１を搬送路２に面した平面に沿って２次元的に配置した場合について説明したが、これに限らず、複数のＬＥＤ１を３次元的に配置した場合であっても本発明を適用できる。

この発明の実施の形態に係る照明装置を含む検査装置を示す概略図。 図１の検査装置に組み込まれた照明装置のＬＥＤの配列状態を説明するための図。 図２の複数のＬＥＤの１組目の千鳥状に配置されたＬＥＤを選択的に点灯した状態を示す図。 図３で説明したＬＥＤの切り換えタイミングを説明するためのタイミングチャート。 図１の照明装置の変形例を説明するためのＬＥＤの配置図。 図５の配列を有するＬＥＤの切り換えタイミングを説明するためのタイミングチャート。

符号の説明

１…ＬＥＤ、２…搬送路、３…ガラス板、４ａ、４ｂ…基板、５…熱伝導部材、６…放熱板、８…点灯制御部、１０…照明装置、２０…カメラ、１００…検査装置、Ｍ…媒体。

Claims (5)

1. 照明対象となる媒体を搬送する搬送路に面して近接して整列配置された複数の発光素子と、
   これら複数の発光素子のうち千鳥状に配置された半数の発光素子と残りの千鳥状に配置された半数の発光素子とを交互に点灯させる点灯制御部と、
   を有することを特徴とする照明装置。
2. 上記複数の発光素子は、ＬＥＤであることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 上記複数の発光素子を整列配置して取り付けた基板をさらに有し、
   この基板は、上記媒体の搬送方向と略直交する方向に並んだ各列の発光素子の間で切断されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
4. 上記搬送路から離間した上記基板の裏面側には、絶縁性を有する熱伝導部材を介して放熱板が配置されていることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
5. 上記点灯制御部は、上記搬送路を介して搬送される媒体の走査タイミングに合わせて上記各組の発光素子の点灯を切り換えることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。

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