JP2011014508A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】必要最小限の配線によりＬＥＤに関する多種の情報を取り扱うことができ、より高度な調光制御やＬＥＤに関する様々な情報を表示可能な照明装置を提供する。
【解決手段】ＬＥＤ１１と、前記ＬＥＤ１１に関する情報であるＬＥＤ情報が記憶されるＬＥＤ情報記憶回路１３と、１周期におけるオン信号の期間とオフ信号の期間の比を変更可能な調光信号により前記ＬＥＤ１１の明るさを制御する調光回路３１と、前記ＬＥＤ情報記憶回路１２から前記ＬＥＤ情報を取得するＬＥＤ情報取得回路３２と、を備え、前記調光回路３１が出力する調光信号の１周期における一部のビットを、前記ＬＥＤ情報取得回路３２が、前記ＬＥＤ情報記憶回路１３から前記ＬＥＤ情報を取得するための入出力指示信号として使用するように構成されており、前記入出力指示信号の電圧が前記ＬＥＤ１１の点灯下限電圧より低い電圧に設定した。
した。
【選択図】図４

Description

本発明は、ＬＥＤに関する情報を取得し、その情報を調光等に利用する照明装置に関するものである。

照明装置においてＬＥＤの調光をよりよく行うためには、ＬＥＤに関する情報を取得し、その情報に基づいて制御が行われることが望ましい。例えば、特許文献１に記載されるような、照明装置においては、仕様の異なる照明ヘッドが制御部に接続されたとしても、制御部がその仕様を取得して適切な電流、電圧により調光を行うものが開示されている。

具体的にはこのものは、前記照明ヘッドが直列に設けられた複数のＬＥＤ群と、前記ＬＥＤ群と並列に設けられたＬＥＤ識別抵抗と、を具備し、制御部は、前記ＬＥＤ識別抵抗の電圧値を取得し、メモリに予め記憶されている電圧値と照明ヘッドの仕様に関する態様表を参照することにより、定格電流を決定しそれに基づいて調光制御するように構成されている。

しかしながら、上述したようなＬＥＤ識別抵抗を用いて仕様を判別する場合、識別抵抗の抵抗値が有する誤差を考慮すると、せいぜい数種類程度の判別しか行うことができない。また、単に仕様だけでなく、照明部の温度情報や累積の光照射時間から予測される残寿命時間等のような様々な情報を取得し、それらの情報に基づいてより複雑な調光制御を可能とするには、このような構成では保持又は取得できる情報量が少なすぎる。

そこで、例えば、照明ヘッドにフラッシュロム等の記憶回路を設けておき、ＬＥＤに関する情報を大容量で保持できるようにしておくことも考えられる。しかしながら、従来においては、記憶回路から各種情報を必要に応じて取得するためには、ＬＥＤの調光制御を行う配線とは別に、記憶回路から情報を入出力するための配線を設けていた。そのため、特許文献１に示されたような構成の照明装置に比べて、より多量の情報に基づいた高度な調光制御は行えるものの、情報の入出力に関する配線の分だけ配線も多くなってしまい、回路全体の構成も複雑になってしまう。つまり、配線が長大になることと、回路構成の複雑化などによって、照明装置の製造コストが大幅に上昇してしまうので実際には製品としては採用しづらい構成となってしまう。

特開２００５−９３１９６号公報

本発明は上述したような問題点を鑑みてなされたものであり、従来から使用されている調光制御用の配線又は回路構成をほとんどそのまま使用することができるとともに、ＬＥＤに関する多種の情報を取り扱うことができ、より高度な調光制御やＬＥＤに関する様々な情報を表示可能な照明装置を提供することを目的とする。

すなわち、本発明の照明装置は、ＬＥＤと、前記ＬＥＤに関する情報であるＬＥＤ情報が記憶されるＬＥＤ情報記憶回路と、１周期におけるオン信号の期間とオフ信号の期間の比を変更可能な調光信号により前記ＬＥＤの明るさを制御する調光回路と、前記ＬＥＤ情報記憶回路から前記ＬＥＤ情報を取得するＬＥＤ情報取得回路と、を備え、前記調光回路が出力する調光信号の１周期における一部のビットを、前記ＬＥＤ情報取得回路が、前記ＬＥＤ情報記憶回路から前記ＬＥＤ情報を取得するための入出力指示信号として使用するように構成されており、前記入出力指示信号の電圧が前記ＬＥＤの点灯下限電圧より低い電圧に設定されていることを特徴とする。

このようなものであれば、前記調光回路から出力される前記調光信号に前記ＬＥＤ情報記憶回路からＬＥＤ情報を取得するための入出力信号を重畳して送ることができるので、従来からある調光信号を伝送するための信号線を使っての伝送を行うことができる。つまり、新たにＬＥＤ情報を取得するための信号線の配線を行わない、又はほとんど行わないようにしつつ、大容量のＬＥＤ情報を取得する事が可能となる。

しかも、前記ＬＥＤ情報取得回路と前記ＬＥＤ情報記憶回路との間でやりとりされる入出力信号の電圧が前記ＬＥＤの点灯下限電圧よりも低い電圧に設定されており、この入出力信号では前記ＬＥＤは点灯しないので、調光信号による明るさの制御に悪影響がでるのを防ぐことができる。

また、入出力信号の長さを適当な長さにする、あるいは調光制御用の信号と同様に繰り返されることを利用して、従来のように単に識別抵抗に係る一定の電圧値を読み取る場合とは異なり、複数のビットを使用して情報を伝達することができるので、ＬＥＤに関する様々な情報や逐次変化するような情報であっても取り扱うことが可能となる。

従って、前記ＬＥＤ情報取得回路が前記ＬＥＤに関する情報をより精緻に取得する事が可能となるとともに、調光制御のための信号が伝送される配線に通信用の新たな配線を設けることなく、又は必要最小限の配線だけでよいので、回路構成の複雑化を過度に招くことがなく製造コストを抑えることもできる。

調光信号の一周期のうちの一部を入出力信号として使用しつつ、ほとんど明るさの制御や制御分解能への悪影響を無視できるようにするには、前記入出力指示信号として使用されるビットの長さが、前記調光信号の一周期の長さに比べて十分に短いものであればよい。

前記ＬＥＤ情報が、前記ＬＥＤの温度に関する情報を含むものであれば、ＬＥＤの温度変化によってＬＥＤの抵抗値が変化するなどした場合でも、それに合わせてＰＷＭ信号のデューティ比を変化させる等することによって、より精緻な調光を行うことができる。

前記ＬＥＤの残寿命等を把握しておき、交換時期を知らせる、又は寿命の切れたＬＥＤの個数を考慮した調光制御を可能とするには、前記ＬＥＤ情報が、前記ＬＥＤの点灯時間に関する情報を含むものであればよい。

このように本発明によれば、調光信号の一部を前記ＬＥＤ情報取得回路が、前記ＬＥＤ情報記憶回路との間で情報通信を行うための入出力信号として使用するように構成されているので、従来からある調光用の信号を伝送する配線を用いて前記照明部に関する多量の情報を前記制御部が取得することができる。さらに、入出力信号の電圧が点灯下限電圧よりも低い電圧に設定してあるので、調光信号に入出力信号を重畳させたとしても、調光自体に不具合が生じてしまうことも防ぐことができる。

本発明の一実施形態に係る照明装置の模式的斜視図。 同実施形態における照明部の模式的断面図。 同実施形態における照明装置の回路構成を示す模式的回路図。 同実施形態における各種信号の伝送について説明するグラフ。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態にかかる照明装置１００の全体を示す模式図である。この光照射システム１００は、照明部１と、その照明部１とは別体をなし、電気ケーブル４によって接続された電源２と、前記電源２と同一筐体内に収納された制御部３とを備えている。

最初に照明部１の構造について簡単に説明をする。照明部１は、例えば図１及び図２に示すように、底面に多数のＬＥＤ１１を同心円状に敷設し、その底面が面発光するように構成した円盤状のものであり、ワークの表面検査やマーク検出をするために、その底面をワークに近接させてこれを照明する。この照明部１の中央には観察孔Ｈが貫通させてあり、この観察孔Ｈを介して照明されているワーク表面の撮像又は目視を行うことができる。

次に、電源２、照明部１、制御部３の説明を兼ねて、この照明装置１００全体の電気回路構成（図３参照）について説明する。なお、この図３の電気回路構成は、本照明装置１００の特徴や性質を理解しやすくするための模式的なものであり、実際の電気回路構成をこれと異なったものにすることができるのは言うまでもない。

前記電源２は、一定の電圧を出力する定電圧直流タイプのものである。

前記照明部１は、図３に示されるようにＬＥＤ１１を複数直列に並べて構成してあるＬＥＤ直列回路１２と、前記ＬＥＤ直列回路１２に対して並列に設けてあるＬＥＤ情報記憶回路１３とから構成してある。

前記ＬＥＤ直列回路１２は、図３では簡単のため一列しか記載していないが、複数のＬＥＤ直列回路１２が並列に設けてあるものであっても構わない。また、電流制御抵抗ＲがＬＥＤ直列回路１２には設けてあり、過大な電流がＬＥＤに流れるのを防ぐようにしてある。

前記ＬＥＤ情報記憶回路１３は、例えば、フラッシュロム等の書き換え可能で大容量の情報を記憶する事が可能な記憶媒体であり、シリアル信号である出力指示信号によりその出力が管理されるとともに、格納されている情報をシリアル信号であるＬＥＤ情報信号として出力するように構成してある。ここで、ＬＥＤ情報記憶回路１３は、例えば、ウインドウコンパレータを備えてあり、前記ＬＥＤの点灯下限電圧以下の電圧を有する信号のみを受け付けるようにしてある。

このＬＥＤ情報記憶回路１３は、照明部に関する各種情報であるＬＥＤ情報が格納してあるものである。前記ＬＥＤ情報は、例えば、照明部の定格電流等の仕様を示す仕様情報、照明部の現在の温度を示す温度情報、ＬＥＤの累積の点灯時間に関する点灯時間情報を含むものである。温度情報又は点灯時間情報は、図示しない温度測定手段又はタイマー等により更新されていくようにしてある。

次に制御部３について説明する。

前記制御部３は、前記照明部１の調光又は当該照明部１の状態を監視するものであり、所望の輝度に応じたデューティ比のＰＷＭ信号を前記ＬＥＤ直列回路１２に入力して、当該ＬＥＤ直列回路１２を調光する調光回路であるＰＷＭ制御回路３１と、前記ＬＥＤ情報を出力させる出力指示信号を前記ＬＥＤ情報記憶回路１３に入力し、当該ＬＥＤ情報記憶回路１３から出力されるＬＥＤ情報信号を取得するＬＥＤ情報取得回路３２と、前記ＬＥＤ情報取得回路３２が取得したＬＥＤ情報に基づいて前記ＰＷＭ制御回路３１の制御態様を設定し直す再設定部３３と、を備えたものである。

前記ＰＷＭ制御回路３１は、照明装置をどのような輝度で点灯させるかについて指令する調光指示信号に基づいて、図４に示されるように１周期におけるオン信号の期間であるオン期間とオフ信号の期間であるオフ期間の比であるデューティ比を変化させることによりＬＥＤを調光するものである。本実施形態では階調数が１００であるものを例として挙げている。

前記ＬＥＤ情報取得回路３２は、本実施形態ではＰＷＭ信号として使用可能なビットのうち２ビット分を使用して、前記ＬＥＤ情報記憶回路１３と出力指示信号又はＬＥＤ情報信号のやりとりを行うように構成してある。すなわち、本実施形態では、前記ＰＷＭ信号の１周期分の後に前記ＬＥＤ情報取得回路３２と前記ＬＥＤ記憶部が情報のやりとりをする入出力信号をのせるように構成してあり、前記ＰＷＭ信号と前記入出力信号は交互に表れることになる。ここで、入出力信号とは、前記ＬＥＤ情報取得回路３２が前記ＬＥＤ情報記憶回路１３にどのＬＥＤ情報を出力させるかを指示する出力指示信号と、前記ＬＥＤ情報記憶回路１３から前記ＬＥＤ取得回路にＬＥＤ情報を伝送するためのＬＥＤ情報信号を包括する概念のものである。

ここで、前記入出力信号は、前記ＬＥＤの点灯下限電圧よりも低い電圧に設定してある。このため、前記入出力信号によって、前記ＬＥＤ及び前記ＬＥＤ直列回路１２には電流が流れることはなく、調光制御に対して影響がでないようにすることができる。

前記再設定部３３は、ＣＰＵ、メモリ等から構成されるマイコンであり、取得されたＬＥＤ情報に基づいて、例えば、前記ＰＷＭ制御回路３１に入力される調光指示信号とデューティ比の関係等を再設定するものである。すなわちＬＥＤ情報に含まれる温度情報や点灯時間情報に基づいて、所望の輝度により近づくように各種設定を更新するものである。また、照明部の定格電流等の仕様に応じて、前記電源の電圧を設定するようにしてもよい。

次に、このような照明装置における制御部と照明部間における信号のやりとりについて図４を参照しながら説明する。

図４（ａ）（ｂ）に示すように、ＰＷＭ信号の１周期分のうち最後の２ビット分を前記ＬＥＤ情報取得回路３２と前記ＬＥＤ情報記憶回路１３とで情報をやり取りするための入出力信号として使用するように設定してある。図４（ａ）では、前記入出力信号として割り当てられた部分を除いて、オン期間とオフ期間がちょうど５０対５０となるデューティ比で調光制御するようにしてあり、ＰＷＭ信号に割り当てられている期間によって前記ＬＥＤの輝度が制御される。前記入出力信号の電圧は、ＬＥＤの点灯下限電圧よりも低く設定してあるので、この区間に信号がオンであったとしてもＬＥＤは点灯しないことになる。本実施形態では、入出力信号に割り当てられたビットは調光に関係しないものとして取り扱っている。前記ＰＷＭ信号が１００階調であり、オン期間とオフ期間が合わせて１００ビットを使用しているのに対して、前記入出力信号は、２ビット分と十分に短い期間しかないので、ＰＷＭ制御による調光への影響はほとんど出ない。

例えば、調光指示信号に変更があり、より輝度を大きくする場合には、ＰＷＭ信号のデューティ比が変更され、図４（ｂ）に示されるようにオン期間が長くなりオフ期間が短くなる。前記情報通信期間においては、調光指示信号の変更等には特に影響を受けることなく、予め決められた通り等に所定のオン、オフ信号が伝送されることとなる。

このように、本実施形態の照明装置によれば、ＰＷＭ信号と点灯下限電圧よりも低い電圧であり、ＰＷＭ信号の一周期の長さに対して十分短い入出力信号とを交互に伝送するように構成してあるので、調光制御にほとんど影響を与えることなく、それぞれ別の目的の信号であっても同一の配線を用いて伝送することができる。つまり、従来であれば大容量、多種のＬＥＤ情報を取得しようとすると、新たな配線や複雑な回路構成が必要であったのに対して、本実施形態の照明装置によれば、省配線を実現しつつ、多量のＬＥＤ情報を取得することができる。

また、その情報に基づいて前記再設定部３３が前記ＰＷＭ制御回路３１について、より理想の輝度でＬＥＤを調光できるように制御変数等の設定を変更するので、より細やかな調光制御を実現することができる。

その他の実施形態について説明する。

前記実施形態では、調光信号であるＰＷＭ信号と前記入出力信号とを常に交互に表れるように設定していたが、例えば、ＰＷＭ信号が数周期分終わった後に入出力信号が１回表れるようにしても構わない。すなわち、情報通信期間はあるオン期間とその次のオン期間との間に設定してあるものであっても構わない。

また、前記入出力信号を、前記ＰＷＭ信号のオフ期間中に設けるようにしても構わない。つまり、オフ期間が入出力信号として使用されるビット分だけ必ず存在することを前提として、オン期間とオフ期間の比を調節し、調光するようにしても構わない。このとき情報通信に関する信号の電圧がＬＥＤの点灯下限電圧よりも小さい値にしておけば、調光制御には影響を与えないようにしつつ、ＬＥＤ情報の取得が可能となる。

前記実施形態では情報通信期間として２ビット分の長さを割り当てていたが、必要となる情報に応じて、割り当てるビット数を多くしても構わない。このとき、ＰＷＭ信号の１周期分のビット数に対して、入出力信号として割り当てられるビット数が十分に少ないものであればよい。

これらのようなものであっても、省配線の構成でありながら、多種、多量のＬＥＤを取得しつつ、精度の良い調光制御を行うことができる。

また、前記ＰＷＭ信号と入出力信号との間にブランクのビットを設けておいてもよい。このようにすれば、ＰＷＭ信号と入出力信号が混ざりあってしまう等の不具合を確実に防ぐことができ、調光制御に問題が生じるのを防ぐことができる。

前記ＬＥＤ情報記憶回路はフラッシュロムだけに限られるものではなく、入出力を管理できる記憶媒体であればよい。

前記照明部は、前記実施形態のドーム型照明に限られるものではなく、LEDを用いた様々な態様が考えられる。また、再設定部は、デューティ比を変更するだけでなく、PWM信号の電圧を変更するものであっても構わない。この場合、LEDの点灯下限電圧よりも十分に大きく設定するようにしておけば、入出力信号であると誤検出される等の問題を防ぐことができる。

その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて、様々な変形や実施形態の組み合わせを行っても構わない。

１００・・・照明装置
１１・・・ＬＥＤ
１２・・・ＬＥＤ情報記憶回路
３１・・・調光回路（ＰＷＭ制御回路）
３２・・・ＬＥＤ情報取得回路

Claims (4)

1. ＬＥＤと、
   前記ＬＥＤに関する情報であるＬＥＤ情報が記憶されるＬＥＤ情報記憶回路と、
   １周期におけるオン信号の期間とオフ信号の期間の比を変更可能な調光信号により前記ＬＥＤの明るさを制御する調光回路と、
   前記ＬＥＤ情報記憶回路から前記ＬＥＤ情報を取得するＬＥＤ情報取得回路と、を備え、
   前記調光回路が出力する調光信号の１周期における一部のビットを、前記ＬＥＤ情報取得回路が、前記ＬＥＤ情報記憶回路から前記ＬＥＤ情報を取得するための入出力指示信号として使用するように構成されており、前記入出力指示信号の電圧が前記ＬＥＤの点灯下限電圧より低い電圧に設定されていることを特徴とする照明装置。
2. 前記入出力指示信号として使用されるビットの長さが、前記調光信号の一周期の長さに比べて十分に短い請求項１記載の照明装置。
3. 前記ＬＥＤ情報が、前記ＬＥＤの温度に関する情報を含むものである請求項１又は２記載の照明装置。
4. 前記ＬＥＤ情報が、前記ＬＥＤの点灯時間に関する情報を含むものである請求項１、２又は３記載の照明装置。