JP2017022193A - 電源装置及びこれを備えた光照射システム - Google Patents

Abstract

【課題】識別抵抗として用いることのできる抵抗値の範囲を従来よりも広くして、判別することができる光源の種類数を増やすことができる光照射装置と電源装置を提供する。
【解決手段】１又は複数のＬＥＤ１１を有する光源１２と、光源１２の種類ごとに抵抗値が異なる識別抵抗１３とを具備した光照射装置１０に接続される電源装置２０において、識別抵抗１３に直列に接続される分圧抵抗２３１を有した識別抵抗判別回路２３と、分圧抵抗２３１に印加される分圧を測定するとともに、この分圧値に基づいて光源１２の種類を判別し、その種類に応じて光源１２への電力を制御する制御部２４とを具備し、識別抵抗判別回路２３が、抵抗値の互いに異なる複数の分圧抵抗２３１を備え、識別抵抗１３に接続される分圧抵抗２３１を切替可能に構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光照射装置に接続する電源装置及びこの電源装置を用いた光照射システムに関するものである。

この種の電源装置としては、特許文献１に示すように、光源と光源の種類ごとに抵抗値が異なる識別抵抗とを備えた照明装置に接続され、光源の種類を自動で判別するとともに、その種類に応じて光源を調光制御できるように構成されたものがある。

より具体的に説明すると、前記電源装置は、前記識別抵抗に直列に接続される分圧抵抗を有しており、この分圧抵抗に印加される分圧を測定することにより、当該分圧値に基づいて光源の種類を判別するようにしている。

しかしながら、上述したように分圧値に基づいて光源の種類を判別する場合、前記分圧値を測定レンジ内に収めるためには、識別抵抗を限られた範囲の抵抗値の中から選択する必要がある。
そのうえ、識別抵抗の抵抗値には製造誤差が含まれていることから、各光源の識別抵抗の抵抗値が近いと、測定された分圧値の違いが、光源の種類により現れているのか、識別抵抗の製造誤差により現れているのかを区別することができない。
このことから、識別抵抗として使用可能な抵抗値の種類には限りがあり、従って、現状では限られた種類の光源しか判別することができず、その種類数は到底満足できるものではない。

特開２００６−３５１４８４号公報

そこで、本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、識別抵抗として使用可能な抵抗値の範囲を従来よりも広くして、判別可能な光源の種類数を増やすことをその主たる課題とするものである。

すなわち本発明にかかる電源装置は、１又は複数のＬＥＤを有する光源と、前記光源の種類ごとに抵抗値が異なる識別抵抗とを具備した光照射装置に接続される電源装置において、前記識別抵抗に直列に接続される分圧抵抗を有した識別抵抗判別回路と、前記分圧抵抗に印加される分圧を測定するとともに、この分圧値に基づいて前記光源の種類を判別し、その種類に応じて該光源への電力を制御する制御部とを具備し、前記識別抵抗判別回路が、抵抗値の互いに異なる複数の前記分圧抵抗を備え、前記識別抵抗に接続される分圧抵抗を切替可能に構成されていることを特徴とするものである。

このような電源装置であれば、抵抗値の互いに異なる複数の分圧抵抗が識別抵抗判別回路に切替可能に設けられているので、これらの分圧抵抗を切り替えることにより、分圧値を測定レンジ内に収めることのできる識別抵抗の抵抗値の範囲が変更される。これにより、用いることのできる識別抵抗の抵抗値の範囲を従来よりも広くすることができ、判別することのできる光源の種類数を増やすことができる。

従来よりも多種類の光源を自動で判別できるようにするためには、前記識別抵抗判別回路が、抵抗値の互いに異なる第１分圧抵抗及び第２分圧抵抗を備えており、前記制御部が、前記第１分圧抵抗に印加される分圧を基に前記光源の種類を判別できない場合に、前記識別抵抗に接続される分圧抵抗を前記第１分圧抵抗から前記第２分圧抵抗に切り替えることが好ましい。

また、前記制御部が、前記第２分圧抵抗に印加される分圧を基に前記光源の種類を判別できない場合に、判別不能信号を出力するものが好ましい。
このような構成であれば、例えば識別抵抗や分圧抵抗の劣化などにより光照射装置や電源装置に不具合が生じていることや、当該電源装置には対応していない光照射装置が接続された旨をユーザに知らせることができる。

また、具体的な実施態様としては、前記制御部が、前記分圧抵抗の分圧値と前記光源の種類に関する情報とを関連付けた判別データを記憶する判別データ記憶部を有し、前記判別データ記憶部が、前記各分圧抵抗それぞれに対応した複数の判別データを前記各分圧抵抗に結び付けて記憶している構成が挙げられる。

また、本発明にかかる光照射システムは、１又は複数のＬＥＤを有する光源と、前記光源の種類ごとに抵抗値が異なる識別抵抗とを備えた光照射装置と、上記電源装置とを具備していることを特徴とするものであり、このようなシステムにおいても、上述した電源装置と同様の作用効果を得ることができる。

このように構成した本発明によれば、識別抵抗として利用可能な抵抗値の範囲を広げることができるので、判別可能な光源の種類数を増やすことができる。

本実施形態における光照射システムの回路線図。 同実施形態における制御部の機能ブロック図。 同実施形態における判別データを示す図。 同実施形態における光照射システムの動作フローチャート。 その他の実施形態における光照射システムの回路線図。

以下に本発明に係る光照射システム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システム１００は、図１に示すように、光照射装置たるＬＥＤ照明装置１０と、このＬＥＤ照明装置１０が接続される電源装置２０とを具備したものであり、例えば定電流方式のものである。なお、本実施形態では、ＬＥＤ照明装置１０を電源装置２０に接続したが、紫外線を射出するＬＥＤを搭載した、ＵＶ硬化用途などに用いられる光照射装置を電源装置２０に接続しても良い。

まず、ＬＥＤ照明装置１０について説明する。
前記ＬＥＤ照明装置１０は、図示しないコネクタを介して電源装置２０に接続されるものであり、図１に示すように、１又は複数のＬＥＤ１１を備えた光源１２と、光源１２の種類ごとに抵抗値が異なる識別抵抗１３とを具備する。

光源１２（ＬＥＤ照明装置１０）には、例えば定格電流又は定格電圧、ＬＥＤ１１の個数や特性といった仕様の異なる様々な種類のものがあることから、前記識別抵抗１３は、どのような種類の光源１２（ＬＥＤ照明装置１０）かを識別するために、当該光源１２の種類に応じて異なる抵抗値が設定されたものであり、本実施形態では、ＬＥＤ１１と並列に設けられた抵抗器からなる。
なお、本実施形態では、例えば定格電流の異なる８種類の光源１２（ＬＥＤ照明装置１０）が用意されており（図１には、そのうちの１つを示している）、これらの識別抵抗１３には、２．７ｋΩ、３．９ｋΩ、５．６ｋΩ、８．２ｋΩ、１２ｋΩ、２２ｋΩ、３６ｋΩ、６０ｋΩのものを用いている。

次に、電源装置２０について説明する。
前記電源装置２０は、接続されたＬＥＤ照明装置１０に電力を供給するものであり、図１に示すように、前記光源１２に接続される可変電源２１と、前記光源１２に供給する電流を一定に制御する定電流制御回路２２と、前記識別抵抗１３の抵抗値を判別するための識別抵抗判別回路２３と、前記識別抵抗判別回路２３に接続された制御部２４とを具備している。

前記可変電源２１は、前記光源１２に所定の直流電圧を印加するように構成されたものであり、ここでは後述する制御部２４からの電圧指令値に基づいて、前記光源１２に定格電流が流れるように印加電圧が設定される。

前記定電流制御回路２２は、光源１２に流れる電流をフィードバックによりアナログ制御するものであり、具体的には図１に示すように、オペアンプ２２１とＦＥＴ２２２とを利用して構成されている。ここでは後述する制御部２４から目標電流として前記光源１２の定格電流が前記オペアンプ２２１に入力される。

前記識別抵抗判別回路２３は、前記識別抵抗１３に直列に接続される分圧抵抗２３１を有しており、前記可変電源２１の印加電圧を前記識別抵抗１３と前記分圧抵抗２３１とに分配するように構成されている。
なお、可変電源２１の印加電圧をＥ、識別抵抗１３の抵抗値をＲ、分圧抵抗２３１の抵抗値をｒとした場合、前記分圧抵抗２３１に印加される分圧Ｖは、以下の式（１）で表される。
Ｖ＝Ｅ×ｒ／（Ｒ＋ｒ）・・・式（１）

しかして、本実施形態の識別抵抗判別回路２３は、図１に示すように、抵抗値が互いに異なる複数の前記分圧抵抗２３１を備えており、前記識別抵抗１３に接続される分圧抵抗２３１を切替可能に構成されている。具体的には、前記識別抵抗判別回路２３には、第１分圧抵抗２３１ａと、前記第１分圧抵抗２３１ａよりも大きい抵抗値を有する第２分圧抵抗２３１ｂとが並列に設けられており、例えば半導体スイッチング素子などのスイッチ２３２を用いて第１分圧抵抗２３１ａ又は第２分圧抵抗２３１ｂを択一的に識別抵抗１３に接続できるようにしている。なお、本実施形態では、前記第１分圧抵抗２３１ａの抵抗値は３．３ｋΩであり、前記第２分圧抵抗２３１ｂの抵抗値は１５ｋΩである。

前記制御部２４は、物理的には、ＣＰＵ、メモリ、入力手段などを備えたものであり、そのメモリに記憶させた所定のプログラムにしたがって動作することによって、図２に示すように、分圧測定部２４１と、判別データ記憶部２４２と、判別部２４３と、電源制御部２４４としての機能を発揮するものである。

以下、各部について説明する。

分圧測定部２４１は、前記分圧抵抗２３１に印加された分圧を所定の測定レンジで測定して、当該分圧値を判別部２４３に出力するものであり、例えば所定の分解能を有したＡ／Ｄボードを利用して構成されている。

判別データ記憶部２４２は、前記メモリの所定領域に形成されており、光源１２の種類に関する情報と前記分圧測定部２４１により測定される分圧値とを関連付けた判別データを記憶している。
より具体的に説明すると、上述した式（１）から分かるように、可変電源２１の印加電圧Ｅ、識別抵抗１３の抵抗値Ｒ、分圧抵抗２３１の抵抗値ｒが決まると、当該分圧抵抗２３１に印加される分圧値Ｖは一意的に決まる。ところが、実際には、各抵抗の抵抗値Ｒ、ｒには製造誤差などが含まれていることから、同じ種類の光源１２を有する別のＬＥＤ照明装置１０を電源装置２０に接続したとしても、前記分圧値Ｖには差が生じることがある。
そこで、本実施形態では、上述した製造誤差などを考慮して、各光源１２の種類に対応する分圧値に幅を持たせて記憶させている。つまり、本実施形態の判別データ記憶部２４２は、図３に示すように、各識別抵抗１３の抵抗値と、各抵抗値に対応する分圧値の所定範囲（以下、分圧値幅ともいう）とを結び付けて例えばルックアップテーブルとして記憶している。
なお、互いに隣り合う分圧値幅は、例えば上述した式（１）に基づいて算出される分圧値Ｖ（理論値）を基に、重なり合わないように設定されている。

本実施形態では、上述したように複数の分圧抵抗２３１が設けられていることから、前記判別データ記憶部２４２は、分圧抵抗２３１ごとにそれぞれ異なる判別データを記憶しており、ここでは、第１分圧抵抗２３１ａに対応する第１判別データと、第２分圧抵抗２３１ｂに対応する第２判別データとを各分圧抵抗２３１に結び付けて記憶している。

判別部２４３は、前記分圧測定部２４１から分圧値を取得するとともに、前記判別データ記憶部２４２に記憶されている判別データを参照して、取得した分圧値に対応する光源１２の種類を判別するものである。
より具体的にこのものは、第１分圧抵抗２３１ａ又は第２分圧抵抗２３１ｂのどちらが識別抵抗１３に接続されているかを検出し、接続されている分圧抵抗２３１に対応する判別データを参照して、前記分圧値が含まれる分圧値幅を判断する。そして、前記分圧値幅に対応する識別抵抗１３の抵抗値に基づいて光源１２の種類を判別し、その種類に応じた識別信号を電源制御部２４４に出力する。

電源制御部２４４は、上述した判別部２４３からの識別信号を取得するとともに、光源１２の種類に応じて可変電源２１に制御信号を出力して可変電源２１を制御するものであり、具体的には、前記識別信号に含まれる、例えば定格電流、定格電圧、上限電流、上限電圧等の情報やＬＥＤ１１の個数や特性等の情報に基づいて、光源１２の種類ごとに適した電流制御や電圧制御を前記可変電源２１に対して行う。
本実施形態の電源制御部２４４は、前記光源１２に定格電流が流れるように可変電源２１の印加電圧を制御するとともに、定電流制御回路２２のオペアンプ２２１に目標電流として前記定格電流を入力するように構成されている。

続いて、上述した制御部２４の動作を図２及び図４を参照しながら説明する。

電源装置２０にＬＥＤ照明装置１０が接続されると、まず判別部２４３が、上述したスイッチ２３２に切替信号を出力して、識別抵抗１３に第１分圧抵抗２３１ａを接続する（Ｓ１）。
そして、電源制御部２４４が、前記可変電源２１に制御信号を出力して前記識別抵抗１３に所定電圧（例えば５Ｖ）を印加させ、分圧測定部２４１がこのときの第１分圧抵抗２３１ａの分圧値を測定する（Ｓ２）。
次いで、判別部２４３が、分圧測定部２４１から第１分圧抵抗２３１ａの分圧値を取得するとともに、前記判別データ記憶部２４２に記憶されている第１判別データを参照して、前記分圧値が含まれる分圧値幅を検出し、光源１２の種類を判別する（Ｓ３）。

前記分圧値が含まれる分圧値幅が検出された場合（Ｓ４）、前記判別部２４３は、判別された光源１２の種類に応じた識別信号を電源制御部２４４に出力し、電源制御部２４４が、前記識別信号に基づいて可変電源２１を制御する（Ｓ５）。

一方、前記判別部２４３が第１分圧抵抗２３１ａの分圧値を基に光源１２の種類を判別することができない場合、つまり分圧測定部２４１により測定された分圧値が何れの分圧値幅にも含まれてない場合は（Ｓ４）、前記判別部２４３は、上述したスイッチ２３２に切替信号を出力して、識別抵抗１３に接続される分圧抵抗２３１を第１分圧抵抗２３１ａから第２分圧抵抗２３１ｂに切り替える（Ｓ６）。

そして、第１分圧抵抗２３１ａを用いて光源１２の種類を判別する場合と同様、前記測定部が第２分圧抵抗２３１ｂの分圧値を測定し（Ｓ７）、前記判別部２４３が前記判別データ記憶部２４２に記憶されている第２判別データを参照して、光源１２の種類を判別する（Ｓ８）。
光源１２の種類が判別された場合は（Ｓ９）、その種類に応じた識別信号を電源制御部２４４に出力し、電源制御部２４４が前記識別信号に基づいて可変電源２１を制御する（Ｓ１０）。
なお、前記判別部２４３が第２分圧抵抗２３１ｂの分圧値を基に光源１２の種類を判別することができなかった場合（Ｓ９）、本実施形態の判別部２４３は、判別不能信号を出力して、光源１２の種類を判別することができなかったことをユーザに報知する（Ｓ１１）。

このように構成された本実施形態の光照射システム１００によれば、抵抗値が互いに異なる複数の分圧抵抗２３１が識別抵抗判別回路２３に切替可能に設けられているので、判別部２４３がこれらの分圧抵抗２３１を切り替えることで、分圧値を分圧測定部２４１の測定レンジ内に収めることのできる識別抵抗１３の抵抗値の範囲が変更される。これにより、従来では用いることのできなかった抵抗値を有する識別抵抗１３を利用することができ、判別することのできる光源１２の種類数を増やすことができる。

ここで、上述した式（１）から分かるように、識別抵抗１３の抵抗値Ｒが大きい場合、測定される分圧値Ｖはゼロに近い値となる。
このことから、従来は、ある識別抵抗１３から別の識別抵抗１３に変更したときに測定される分圧値の差が測定部の分解能よりも小さくなると、２つの異なる識別抵抗１３を判別することができなくなり、識別抵抗１３として抵抗値Ｒの大きいものを用いることが難しく、これによっても判別できる光源１２の種類が限られていた。
一方、上述した本発明にかかる光照射システム１００によれば、第１分圧抵抗２３１ａから第２分圧抵抗２３１ｂに切り替え得ることで、分圧抵抗２３１の抵抗値ｒが大きくなるので、識別抵抗１３として抵抗値Ｒの大きいものを用いた場合であっても、測定される分圧値Ｖを大きくすることができる。これにより、識別抵抗１３として用いることのできる抵抗値Ｒの範囲を広げることができ、判別することができる光源１２の種類を従来よりも増やすことが可能となる。

さらに、判別部２４３が、光源１２の種類を判別するとともに、識別抵抗１３に接続される分圧抵抗２３１を切り替えるように構成されているので、ユーザにとって使い勝手を悪くすることなく、従来よりも多くの種類の光源１２を自動で判別することができる。

そのうえ、判別部２４３が、第２分圧抵抗２３１ｂの分圧値Ｖによっても光源１２の種類を判別することができなかった場合には判別不能信号を出力するので、例えば識別抵抗１３や分圧抵抗２３１の劣化などによりＬＥＤ照明装置１０や電源装置２０に不具合が生じていることや、当該電源装置２０には対応していないＬＥＤ照明装置１０が接続された旨をユーザに知らせることができる。

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、前記実施形態では、識別抵抗１３及び分圧抵抗２３１は抵抗器であったが、これらは所定のインピーダンスを有するコンデンサやインダクタンスなどであっても良い。
具体的な実施態様としては、図５に示すように、識別抵抗１３に代えて、光源１２の種類ごとに異なる容量を有するコンデンサが、分圧抵抗２３１に代えて、所定の容量を有するコンデンサが設けられた構成が挙げられる。

前記実施形態の識別抵抗判別回路２３は、２つの分圧抵抗２３１を有していたが、並列に設けられた３つ以上の分圧抵抗２３１を有する構成であっても構わない。

前記実施形態の光源１２は、直列に接続された複数のＬＥＤ１１を有していたが、例えば単一のＬＥＤ１１を有するものであっても良いし、並列に接続された複数のＬＥＤ１１を有するものであっても良い。

前記実施形態では、判別部２４３が、スイッチ２３２に切替信号を出力して分圧抵抗２３１を切り替えるようにしていたが、例えばオペレータが外部から切替信号を入力することにより分圧抵抗２３１が切り替わるように構成されていても良い。

前記実施形態の電源制御部２４４は、光源１２に定格電流が流れるように可変電源２１を制御するように構成されていたが、光源１２に定格電圧が印加されるように可変電源２１を制御するものであっても良い。

前記実施形態の光照射システム１００は、定電流方式のものであったが、定電圧方式のものであっても良い。

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

１００・・・光照射システム
１０ ・・・ＬＥＤ照明装置
１１ ・・・ＬＥＤ
１２ ・・・光源
１３ ・・・識別抵抗
２０ ・・・電源装置
２３ ・・・識別抵抗判別回路
２３１・・・分配抵抗
２４ ・・・制御部

Claims (5)

1. １又は複数のＬＥＤを有する光源と、前記光源の種類ごとに抵抗値が異なる識別抵抗とを具備した光照射装置に接続される電源装置において、
   前記識別抵抗に直列に接続される分圧抵抗を有した識別抵抗判別回路と、
   前記分圧抵抗に印加される分圧を測定するとともに、この分圧値に基づいて前記光源の種類を判別し、その種類に応じて該光源への電力を制御する制御部とを具備し、
   前記識別抵抗判別回路が、抵抗値の互いに異なる複数の前記分圧抵抗を備え、前記識別抵抗に接続される分圧抵抗を切替可能に構成されていることを特徴とする電源装置。
2. 前記識別抵抗判別回路が、抵抗値の互いに異なる第１分圧抵抗及び第２分圧抵抗を備えており、
   前記制御部が、前記第１分圧抵抗に印加される分圧を基に前記光源の種類を判別できない場合には、前記識別抵抗に接続される分圧抵抗を前記第１分圧抵抗から前記第２分圧抵抗に切り替えることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
3. 前記制御部が、前記第２分圧抵抗に印加される分圧を基に前記光源の種類を判別できない場合には、判別不能信号を出力することを特徴とする請求項２記載の電源装置。
4. 前記制御部が、前記分圧抵抗の分圧値と前記光源の種類に関する情報とを関連付けた判別データを記憶する判別データ記憶部を有し、
   前記判別データ記憶部が、前記各分圧抵抗それぞれに対応した複数の判別データを前記各分圧抵抗に結び付けて記憶していることを特徴とする請求項１乃至３のうち何れか一項に記載の電源装置。
5. １又は複数のＬＥＤを有する光源と、前記光源の種類ごとに抵抗値が異なる識別抵抗とを備える光照射装置と、
   前記光照射装置に接続される、請求項１乃至４のうち何れか一項に記載の電源装置とを具備したことを特徴とする光照射システム。