JP3137825U

JP3137825U - 照明装置

Info

Publication number: JP3137825U
Application number: JP2007005070U
Authority: JP
Inventors: 坂井公一
Original assignee: 坂井公一; プロフ精密株式会社
Priority date: 2007-07-03
Filing date: 2007-07-03
Publication date: 2007-12-13
Anticipated expiration: 2017-07-03

Abstract

【課題】光学的に観察または計測する対象物に最適な色と輝度で照射可能な発光ダイオードによる小型で信頼性の高い照明装置を提供する。
【解決手段】中心部分をくりぬいた円盤状のプリント基板の同心円上に異なる発光色の発光ダイオードを多数配置し、同一発光色の発光ダイオードのカソード端子をそれぞれにNPNトランジスタのコレクタに接続し、そのエミッタと接地電位間には同一の値を持つ抵抗器を設け、各エミッタ端子の電圧を演算増幅器の反転入力端子に接続すると共に前記演算増幅器の出力端子を直接、または抵抗器を介して前記トランジスタのベースに接続し、かつ前記演算増幅回路の非反転入力端子を電源と接地電位間に直接、または抵抗器を通して挿入した可変抵抗器の可変端子に接続し、同様に発光色ごとに同一回路を構成し、各発光色の輝度を単独、または同時に連続的に可変する構成の照明装置。
【選択図】図１

Description

顕微鏡、画像認識装置などの光源装置に関するものである。

従来、リング状に発光ダイオードを配置した照明装置は有ったが、複数色の発光ダイオードを配置し、それぞれの発光色を単独、または同時に連続的に輝度調整可能な照明装置は開発されていなかった。
特開２００７−５７４２１特開２００４−３６１５５２

しかし単独色の照明装置では観察、計測する対象物ごとに最適な発光色の装置を選び出し、それを設置する手間を必要とする欠陥があった。また単独色による光源ではたとえば赤と黄色を任意の比率で混合して照射するなどの高度の使い方は不可能であった。リング状に発光ダイオードを配置し、照射光を集中するにはフレキシブルタイプのプリント基板を使用し、ドーム状に傾斜を付けて加工するなどの高価な方式が従来採用されていた。

本考案は同心円上に多数配置した発光色の異なる発光ダイオードを色ごとに定電流制御することにより小型で利便性の高い照明装置を提供するものである。また発光ダイオードの本体部分を基板より一定距離だけ浮かせて実装し、リードを中心に向けて曲げることにより光線を中央部に向けて集中させるものである。

本考案による照明装置では信頼性が高く消費電力も小さな複数色の発光ダイオードを光源に用い、各色単位にまとめて連続的に高精度の定電流制御をすることにより観察、計測する対象物に最適な色と輝度で照明することが可能であり、個別の色の照明装置を交換する手間を省き、また複数色を混合した色を照明することが可能な利便性の高い、低電力消費と低発熱を併せ持つ信頼性の高い照明装置を提供できる。また平板のプリント基板上に数ミリメートル浮かして実装した発光ダイオードのリード線を曲げることにより光線の照射角度を自在に調整可能であり、安価で照明装置を抵抗可能である。

図１は本考案の基本構成であり、1は中央部を顕微鏡の鏡胴、あるいはCCDカメラ等を通して対象物を観察するための空洞部を有する円筒状の本体である。2は前記1の本体に固定されたプリント基板であり、その同心円上に外周から赤色発光ダイオ−ド３、次に黄色発光ダイオ-ド４、最内周に青色発光ダイオード５を搭載している。もちろんこの色の順番は任意であり、また赤色、黄色、青色に限定せず、緑色や白色発光ダイオードを用いることもできる。さらに3色に限定せず、4色や5色を同心円上に配置することも可能である。
発光ダイオードの光量は制御回路６に実装した可変抵抗器VR1、VR2およびVR3で個別に制御できる。

図２は本考案の照明装置の制御回路であり、実施例では赤色発光ダイオード3を8個（LED1〜LED8）直列に接続し、アノード側を直流電源に接続し、カソード側はトランジスタTR1のコレクタに接続し、そのエミッタは抵抗R1を通して接地すると共に演算増幅器AMP-4の反転入力端子(-)に接続している。演算増幅器AMP-4の出力は抵抗R5を介してトランジスタTR1のベースに接続し、非反転入力端子(+)は電源側に抵抗R9を介して接続された可変抵抗器VR1の可変端子に接続している。

同様に黄色発光ダイオード4を8個（LED9〜LED16）直列に接続し、アノード側を直流電源に接続し、カソード側はトランジスタTR2のコレクタに接続し、そのエミッタは抵抗R2を通して接地すると共に演算増幅器AMP-3の反転入力端子(-)に接続している。演算増幅器AMP-3の出力は抵抗R6を介してトランジスタTR2のベースに接続し、非反転入力端子(+)は電源側に抵抗R10を介して接続された可変抵抗器VR2の可変端子に接続している。

同様に青色発光ダイオード5を4個（LED17〜LED20）直列に接続し、アノード側を直流電源に接続し、カソード側はトランジスタTR3のコレクタに接続し、そのエミッタは抵抗R3を通して接地すると共に演算増幅器AMP-2の反転入力端子(-)に接続している。演算増幅器AMP-2の出力は抵抗R7を介してトランジスタTR3のベースに接続し、非反転入力端子(+)は電源側に抵抗R11を介して接続された可変抵抗器VR3の可変端子に接続している。

同じく同一円周上の青色発光ダイオード5の他の4個（LED21〜LED24）直列に接続し、アノード側を直流電源に接続し、カソード側はトランジスタTR4のコレクタに接続し、そのエミッタは抵抗R4を通して接地すると共に演算増幅器AMP-1の反転入力端子(-)に接続している。演算増幅器AMP-1の出力は抵抗R8を介してトランジスタTR4のベースに接続し、非反転入力端子(+)は前記のLED21〜LED24の制御と同一の電源側に抵抗R11を介して接続された可変抵抗器VR3の可変端子に共通に接続している。

本回路では4個の演算増幅器AMP-1からAMP-4の非反転入力端子(+)の電圧をそれぞれVsとすると、各演算増幅器の動作により反転入力端子(-)もVsとなるように出力がトランジスタTR1〜TR4に供給するベース電流を制御する。これにより各トランジスタのエミッタ抵抗R1〜R4の両端電圧もVsとなり、8個の赤色発光ダイオードLED1〜LED8、8個の黄色発光ダイオードLED9〜LED16、および8個の青色発光ダイオードLED17〜LED24にはVs/Rで計算される電流が均一に流れる。また可変抵抗器の一端は接地されているため、発光ダイオードの電流はゼロから一定の最大電流まで連続的に可変できるため、光量もゼロから連続的に調整できる。さらに赤色、黄色、青色を個別の可変抵抗器で制御するために各色を自在に混合することも可能である。

尚、青色発光ダイオードLED17〜LED24は4個ずつ直列接続として制御するのは青色発光ダイオードの順方向電圧が3.0V〜3.5Vと、赤色や黄色の順方向電圧が1.8V〜2.2Vと高いために電源電圧Vccの制約を回避するためであり、同一のVR3で決まる電圧で制御するために
ほぼ同一のダイオード電流が流れる。
本実施例では合計24個の発光ダイオードで構成する制御回路を記載したが、図１に示すように更に多数の発光ダイオードを搭載した場合も制御回路を増やすことにより同様に安定して電流を制御可能である。

赤色発光ダイオードや黄色発光ダイオ-ドは順方向降下電圧が約2V程度と低いために図２のように8個を直列に接続し、一斉に制御することが可能であるが、たとえば青色発光ダイオードの場合には順方向降下電圧が約3.5V程度と高いために4個を直列とし、その2列を同時に2個の演算増幅器で制御することにより合計8個を同様に連続的に輝度調整が可能となる。

図３は本装置の断面図である。照明装置本体の中央部に画像撮影鏡胴部、またはCCDカメラ等を配置し、被測定物9に焦点を合わせるように自由に水平方向に移動可能としている。プリント基板２に発光ダイオードを数ミリメータ浮かして実装し、かつそのリード線を中心部方向に曲げることにより各発光ダイオードの照射光を中心線の一定位置に集中させ、被測定物9に光線が集中するように構成している。これらの発光ダイオードのリード線はプリント基板２に実装後に傾けるか、または事前に冶具を用いて一定の角度にリード線を曲げておき、別な冶具を用いてプリント基板に実装することも可能である。

本考案を用いた照明装置は実体顕微鏡、工具顕微鏡、CCDカメラを用いた画像認識装置、その他多種類の物体を観察、計測する装置の光源に利用可能である。

本考案に係わる照明装置の全体構成図であり、赤、黄、青の多数の発光ダイオードを円形基板上に配置し、また各色の光量を個別に可変抵抗器で制御する実用例を示す。本考案に係わる照明装置の発光ダイオード駆動回路図の一例を示す。本考案の第2の請求項に係わる照明装置の発光ダイオードの断面図を示す。

符号の説明

１. 照明装置本体
２. 本体に固定された発光ダイオード実装のプリント基板
３．赤色発光ダイオード
４．黄色発光ダイオード
５．青色発光ダイオード
６．制御回路
７．画像撮影鏡胴部
８．照明装置固定台
９．被測定物
１０．被測定物固定台

Claims

中心部分に空洞を持つ円盤状のプリント基板の同心円上に異なる発光色の発光ダイオードを多数配置し、同一発光色の発光ダイオードのカソード、または同一発光色の発光ダイオードを直列に接続した一端のカソードを個別にNPNトランジスタのコレクタに接続し、前記トランジスタのエミッタと接地電位間には抵抗器を設け、各エミッタ端子の電圧を演算増幅器の反転入力端子に接続すると共に前記演算増幅器の出力端子を直接、または抵抗器を介して前記トランジスタのベースに接続し、かつ前記演算増幅回路の非反転入力端子を電源と接地電位間に直接、または抵抗器を通して挿入した可変抵抗器の可変端子に接続し、同じく発光色ごとに前記と同一回路を構成し、各発光色の輝度を単独、または同時に連続的に可変する構成の照明装置。
中心部分に空洞を持つ円盤状のプリント基板の同心円上に異なる発光色の発光ダイオードを多数配置し、かつ前記発光ダイオードのボディ部を数ミリメータ浮上させて半田付けし、内周部と中央部、および外周部の発光ダイオードのリード線を曲げることにより前記発光ダイオードを中心に向けて傾斜させて取り付け、円盤状のプリント基板の中心線の一定位置に光線が集中するように構成したことを特徴とする照明装置。