JP2010251001A

JP2010251001A - Ｌｅｄ点灯装置

Info

Publication number: JP2010251001A
Application number: JP2009096909A
Authority: JP
Inventors: Masami Kobayashi; 正実小林
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2009-04-13
Filing date: 2009-04-13
Publication date: 2010-11-04

Abstract

【課題】照度情報をＡＤ／ＤＡ変換機能を有し、消灯前と点灯後の照度の一定化を図りながら、ＤＡ変換後のリニアリティー化を実現可能とする。
【解決手段】前回ＡＤ変換器１３１を介して読み取った照度情報のデジタルデータ値と、新たに読み取った照度情報のデジタルデータ値の積算平均化処理を行ったデジタルデータ値との差を比較し、差が２つ以上あれば、新たに読み取り積算平均化処理した値を出力し差が±１以下であれば、前回出力したデータ値を出力する処理を行うことによって、ＡＤ変換後のバラツキを抑え、ＤＡ変換器１３２を介して得られるアナログ電圧の直線性を向上させることで、ＬＥＤ１５のチラツキを抑える。
【選択図】図１

Description

この発明は、顕微鏡等のように予め設定された同条件下での照度が必要されるＬＥＤ（発光ダイオード）を光源と使用したＬＥＤ点灯装置に関する。

従来のＬＥＤ光源を用いた点灯装置では、照明光の調光は、調光部に対する操作に応じて調整される基準電圧を基にして、制御部がＬＥＤに流す電流を変化させることにより行われている。（例えば、特許文献１）

特開２００８−２３３６０８公報

上記した特許文献１の技術は、ＬＥＤを消灯した後に再度点灯させた場合の照度条件が温度等の要因により異なってくる。従って、顕微鏡等のように同条件の照度で試料に対し照射させる必要がある場合には、事前に調光が必要となる等の準備が必要であり、試料観察に手間を要する、という問題があった。

そこで、マイコン等の制御手段を用い、アナログをデジタルデータにＡＤ変換し、ＬＥＤを消灯させる前の調光情報を予め記憶し、この記憶情報を点灯時に読み出しアナログデータにＤＡ変換して消灯前の照度を維持することが考えられる。しかしながら、ＡＤ変換した値が小さいときは、出力電圧変動率が大きく、ＡＤ変換した値がある一定以下の場合のみ、ハードウェアにて所定の値を出力している。このため、ある一定以下の領域は、リニアリティ−がなく、出力が一定となってしまう、という新たな問題があった。

この発明の目的は、照度情報をＡＤ／ＤＡ変換機能を有し、消灯前と点灯後の照度の一定化を図りながら、ＤＡ変換後のリニアリティー化を実現可能とするＬＥＤ点灯装置を提供することにある。

上記した課題を解決するために、この発明のＬＥＤ点灯装置の請求項１では、可変可能なアナログ電圧に基づいてデジタルデータに変換し、該デジタルデータを一時的に保存するとともに、アナログ電圧に変換してＬＥＤを点灯させるＬＥＤ点灯装置において、前記デジタルデータ値にした場合の該データのバラツキを、前回出力したデータ値との差の増減に基づき加減算処理を行い抑制する制御部を備えたことを特徴とする。

また、この発明のＬＥＤ点灯装置の請求項２では、請求項１における前記制御部は、前回ＡＤ変換して読み取った照度情報のデジタルデータ値と、新たに読み取った照度情報のデジタルデータ値の積算平均化処理を行ったデジタルデータ値との差を比較し、差が２つ以上あれば、新たに読み取り積算平均化処理した値を出力し差が±１以下であれば、前回出力したデータ値を出力する処理を行うことによって、ＡＤ変換後のバラツキを抑えてアナログ電圧変換後の直線性を向上させたことを特徴とする。

この発明によれば、ＡＤ変換された調光情報値を、積算平均化処理することにより、ＤＡ変換された出力のリニアリティー化を図ることでＬＥＤのチラツキを防止することが可能となる。

この発明のＬＥＤ点灯装置に関する一実施形態について説明するための概念的な回路構成図である。この発明と従来の違いを説明するための説明図である。図１の調光電圧を所定時間に３回デジタルデータとして取り込んだ場合のデータ例について説明するための説明図である。図１における調光電圧のデジタルデータがリニアリティーに変化させるために取り込んだデータ例について説明するための説明図である。図４の取り込まれたデータを制御部で処理する処理例について説明するための説明図である。

以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、この発明のＬＥＤ点灯装置に関する一実施形態について説明するための概念的な回路構成図である。

図１において、１１は例えば５Ｖの直流電圧を有する電源である。電源１１の電圧は、調光器１２を構成する可変抵抗ＶＲを介して、ＡＤ変換器１３１、ＤＡ変換器１３２、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭから構成されるマイコンである制御部１３のアナログからデジタルデータに変換するＡＤ変換器１３１に供給する。ＡＤ変換器１３１の出力は、デジタルからアナログデータに変換するＤＡ変換器１３２に供給する。制御部１３はＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭの各種メモリを搭載し、ＲＡＭには汎用レジスタが多数搭載されており、ソフトウェアでの処理等に使用される。ＲＯＭには、ソフトウェアを書き込み、ＥＥＰＲＯＭは、不揮発性フラッシュメモリであり、書き込み／消去が可能であり、ＡＤ変換した値をメモリさせておくことが可能である。

制御部１３のアナログ出力は、オペアンプＯＰ、ＮＰＮトランジスタＱから構成される駆動回路１４のオペアンプＯＰの非反転入力＋に供給する。駆動回路１４のＣは位相補償を行うことでフィードバック制御の安定性を向上させるコンデンサで、Ｒ１はトランジスタＱのベース電流制限用の抵抗である。オペアンプＯＰの出力は、抵抗Ｒ１を介してトランジスタＱのベースに接続するとともに、コンデンサＣを介してオペアンプＯＰの反転入力−に接続する。

トランジスタＱのコレクタにはアノードが電源１１に接続されたＬＥＤ１５のカソードが接続される。トランジスタＱのエミッタは、電流検出用の抵抗Ｒ２で構成される電流検出部１６を介して基準電位点に接続されるとともに、オペアンプＯＰの反転入力−に接続される。

ところで、５Ｖの電源１１の直流電圧は、調光用の可変抵抗ＶＲに供給し、可変抵抗ＶＲの出力から調光用の電圧Ｖｒを生成し、制御部１３のＡＤ変換器１３１に供給され、ここでデジタルデータに変換する。変換された調光情報は、ＲＡＭのレジスタに一時的に記憶される。

同時に、デジタルデータに変換された調光情報は、ＤＡ変換器１３２でアナログ信号に変換され、制御部１３のアナログ出力電圧として駆動回路１４のオペアンプＯＰの非反転入力＋に供給する。オペアンプＯＰでは、非反転入力＋の電圧と反転入力−の電圧が同電圧となるように定電流制御を行う。オペアンプＯＰは、非反転入力＋と反転入力−との電圧差を増幅した電圧が出力され、この出力に基づいてトランジスタＱをオンさせ、ＬＥＤ１５に電流を流し、ＬＥＤ１５を点灯させている。

ところで、調光器１２から出力される電圧Ｖｒは、制御部１３のＡＤ変換器１３１で、ＡＤ変換を例えば２回行い、図２に示す調光のための（１），（２）の分解能が例えば８ビットのデジタルデータを得て、ＲＡＭのレジスタに過去に読取った値のリストに上書きを行い、（１），（２）のデジタルデータの積算平均化処理を行って、その値のＤＡ変換を行う。ＤＡ変換で得られたアナログ電圧は、駆動回路１４に供給しＬＥＤ１５に流れる電流を決定し、ＬＥＤ１５の点灯の照度を決定する。

調光器１２の出力電圧Ｖｒが２．０Ｖであるとした場合、ＡＤ変換器１３１でＡＤ変換した１０進数の値は、１０２．４となるが、小数点以下について、デジタル信号としては、切り上げあるいは切り下げする必要があり、１０２あるいは１０３の何れかとなる。１０進数１０２は、ＤＡ変換器１３２でＤＡ変換されたアナログ電圧としては、1.992188Ｖとなり、１０進数１０３は、ＤＡ変換器１３２でＤＡ変換されたアナログ電圧としては、2.011719Ｖとなる。この場合は、（１），（２）のデジタルデータの平均値を出力しているだけのため、平均値そのものがばらつくことになる。

このように、ＡＤ変換は、アナログ電圧をある分解能をもってデジタル値に変換するものであることから、中途半端なアナログ電圧をデジタル値に変換するときは、最下位ビットが変動する。例えば、ＤＣ５Ｖに対して分解能８ｂｉｔであれば、５／２５６＝０．０２Ｖの分解能となる。アナログ電圧が０．０１Ｖだったとすると、これをマイコンが０と判定するか１と判定するかのバラツキが生じ、ＬＥＤ１５の表示にチラツキが生じる、という問題が生じる。

そこで、調光器１２から出力される電圧Ｖｒを制御部１３のＡＤ変換器１３１で、ＡＤ変換を例えば３回行い、図３に示す調光のための（１）〜（３）の分解能が８ビットのデジタルデータを得て、リニアリティーのあるアナログ電圧を駆動回路１４に供給する場合の例について図４、図５とともに説明する。

図５において、調光器１２から出力される調光電圧Ｖｒを、例えば２ｍｓの時間内に３回読み取り（１）〜（３）のデジタルデータを得て（Ｓ１）、３回の読み取りが終了したかを判断する（Ｓ２）。ステップＳ２において、３回終了していない場合は、ステップＳ１に戻り再度読み取りを行い、終了の場合は、ＲＡＭに（１）〜（３）のデジタルデータを、過去のヒストリーレジスタ（ａ）との書き換えを行う。

同じようにして、得られた（１）〜（３）のデジタルデータは、ＲＡＭのレジスタに書き込むが、先の（１）〜（３）のデジタルデータは、ヒストリーレジスタ（１）からヒストリーレジスタ（ｂ）に転送する。

さらに、得られた（１）〜（３）のデジタルデータは、ＲＡＭのレジスタに書き込むが、先のヒストリーレジスタ（ｂ）の（１）〜（３）のデジタルデータは、ヒストリーレジスタ（ｃ）に、先のヒストリーレジスタ（ａ）の（１）〜（３）のデジタルデータは、ヒストリーレジスタ（ｂ）にそれぞれ転送し、新たな（１）〜（３）のデジタルデータをヒストリーレジスタ（ａ）に上書きする（Ｓ３）。

このようにして、ヒストリーレジスタ（ａ）〜（ｃ）に書き込まれたデジタルデータを積算平均化処理データＡとし（Ｓ４）、前回のデータＡと比較し、平均値が２以上の違いがあるかを判断する（Ｓ５）。２以上の違いがあればデータＡに基づいてアナログ電圧を駆動回路１４に出力する。２以上の違いなれば、ステップＳ６に進む。

ステップＳ６において、データＡが前回出力したデータＡと同じかを判断し、同じであれば、前回と同じデータＡを出力し、このデータＡに基づいたアナログ電圧を駆動回路１４に出力し、同じでなければ、データＡが前回出力したデータＡよりも１大きいかを判断する（Ｓ７）。

ステップＳ７において、前回出力したデータＡよりも１大きい場合は、前回出力されたデータＡから１を減算したデータに基づきＤＡ変換を行って得られたアナログ電圧を駆動回路１４に出力する。前回出力されたデータＡよりも１大きくない場合は、前回出力したデータＡに１を加算したデータに基づいたアナログ電圧を出力として駆動回路１４に出力する。

このように、実際に出力した値と、新たに読み取り積算平均化処理をした値との差を比較し、差が２つ以上あれば、新たに読み取り積算平均化処理した値を出力し差が±１以下であれば、前回出力した値を出力する処理を行うことによって、ＡＤ変換後のバラつきを抑え、延いてはＤＡ変換後のアナログ電圧の直線性を向上させ、ＬＥＤ表示のチラツキを抑えることが可能となる。

この実施形態では、ＡＤ変換された調光情報値を、積算平均化処理することにより、ＤＡ変換された出力のリニアリティー化を図ることで、ＬＥＤのチラツキを防止することが可能となる。

この発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、例えば所定時間に調光電圧Ｖｒを調光データとして取り込む回数は、３回に限る必要はなくその他の複数回数でも構わない。また、図３で取り込まれる（１）〜（３）のデジタルデータは、ＡＤ変換値が「１」の差しかないデータ例しか示していないが、図５のステップＳ５の判断で行われる「２」以上の差の場合もあり得る。

１１電源
１２調光器
１３制御部
１３１ＡＤ変換器
１３２ＤＡ変換器
１４駆動回路
１５ＬＥＤ
ＶＲ可変抵抗

Claims

可変可能なアナログ電圧に基づいてデジタルデータに変換し、該デジタルデータを一時的に保存するとともに、アナログ電圧に変換してＬＥＤを点灯させるＬＥＤ点灯装置において、
前記デジタルデータ値にした場合の該データのバラツキを、前回出力したデータ値との差の増減に基づき加減算処理を行い抑制する制御部を備えたことを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
前記制御部は、前回ＡＤ変換して読み取った照度情報のデジタルデータ値と、新たに読み取った照度情報のデジタルデータ値の積算平均化処理を行ったデジタルデータ値との差を比較し、差が２つ以上あれば、新たに読み取り積算平均化処理した値を出力し差が±１以下であれば、前回出力したデータ値を出力する処理を行うことによって、ＡＤ変換後のバラツキを抑えてアナログ電圧変換後の直線性を向上させたことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ点灯装置。