JP4167131B2

JP4167131B2 - 照明装置

Info

Publication number: JP4167131B2
Application number: JP2003163211A
Authority: JP
Inventors: 田誠豊; 尾仁中; 永矢寿彦福
Original assignee: Moritex Corp
Current assignee: Moritex Corp
Priority date: 2003-06-09
Filing date: 2003-06-09
Publication date: 2008-10-15
Anticipated expiration: 2023-06-09
Also published as: KR20040105596A; CN1575081A; JP2004363061A; KR101024853B1; US7144130B2; US20040246742A1; CN100518425C

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動電流に比例した光量で点灯されるＲＧＢの各色ＬＥＤ（発光ダイオード）を発光させて任意の色温度の照明光を照射する照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の製造ラインでは、同一ラインに複数種類のワークが同時に流されるたときに到来するワークの種類を判別したり、ワークの品質を検査したりするために画像処理技術が盛んに用いられている。
画像処理を行う場合に、照明装置によりワークに対して適切な照明光を照射し、ＣＣＤカメラなどの撮像装置によりそのワークの画像を取り込むようにしているが、照明光の選択は非常に重要であり、ワークの色や表面性状に応じて最適な色及び光量に設定しておく必要がある。
【０００３】
例えば、半導体ウェハ・ＬＣＤ電極・金属加工・表面実装ハンダパターン・ブリスターパック・アルミ箔包装などのように光沢のあるワークを白色光で照明すると、その反射光が撮像された画像に移り込んでしまうために画像処理の精度が低下し、また、感熱樹脂や紫外線光硬化樹脂で覆われたワークに赤外光や紫外光を含む照明光を照射すると感光する。
【０００４】
また、上述した画像処理の分野だけでなく、店舗照明やショーウィンドウのライティングデザインにおいて任意の色の光を照射することのできる照明装置が要望されており、このため、ＲＧＢの三原色のＬＥＤを用いた照明装置が提案されている（非特許文献１参照）。
【０００５】
【非特許文献１】
http://www.ccs-inc.co.jp/cgi-gin/hp.cgi?menu=102-111-02j
【０００６】
これは、図３に示すように、出射光軸Ｘ_Ｗ上に三枚のハーフミラー４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂが配されると共に、夫々のミラー光軸Ｘ_Ｒ、Ｘ_Ｇ、Ｘ_Ｂ上にＲＧＢのＬＥＤ４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂが配され、各ＬＥＤ４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂに夫々の光量を自由に設定することができる調光回路４３Ｒ、４３Ｇ、４３Ｂが接続されている。
【０００７】
これによれば、各ＬＥＤ４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂから照射された光は、ミラー光軸Ｘ_Ｒ、Ｘ_Ｇ、Ｘ_Ｂを通りハーフミラー４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂで反射され、出射光軸Ｘ_Ｗ上で混合されて、光出射端４４から出力される。
このとき、調光回路４３Ｒ，４３Ｇ、４３Ｂにより夫々のＬＥＤ４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂを任意の光量で発光させることができるので、それぞれを等しい光量で照射させれば白色となり、光量比を変えることにより色温度を任意に設定して光を照射させることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この場合に、光出射端４４から照射される光の色温度を設定した後、その色温度を維持したまま明るさを増減することは困難であった。
すなわち、ＬＥＤは一般に、図４に示すように、色ごとに電圧−光量特性が色ごとに異なるだけでなく、同じ色のＬＥＤでも一定ではないので、それぞれに供給する電圧を同様に変化させても、色温度を一定に維持することはできない。
このため、従来は、分光光度計などを用いて、照射光に含まれる各波長成分の強度を測定しながら、個々に調整せざるを得ず、その調整作業が極めて面倒であるという問題があった。
【０００９】
そこで本発明は、照明光の色温度を設定した後は、その色温度を維持したまま、明るさを簡単に調整することができるようにすることを技術的課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明は、駆動電流に比例した光量で点灯されるＲＧＢの各色ＬＥＤを発光させて任意の色温度の照明光を照射する照明装置であって、各ＬＥＤを接続した色温度設定回路と、夫々の色温度設定回路に対し、照明光の光量を可変調整する調光電圧を等しく供給する調光回路を備え、前記色温度設定回路は、前記調光電圧に対して制御電圧を所定の比率に調整して出力する色温度設定器と、制御電圧に応じた駆動電流を各ＬＥＤに対して出力する定電流回路を備え、前記各ＬＥＤの照射光を混合するバンドルファイバの光入射端がＬＥＤの数に応じて分岐形成され、その光出射端で夫々の光ファイバがランダムに束ねられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、各ＬＥＤに接続された夫々の色温度設定回路に対し、調光回路から照明光の光量を可変調整する調光電圧が等しく供給される。即ち、夫々の色温度設定設定回路に対して等しい電圧値の調光電圧が供給される。夫々の色温度設定回路に入力された調光電圧は、色温度設定器により所定の比率の電圧値に調整された制御電圧として出力され、制御電圧に応じた駆動電流が定電流回路から各ＬＥＤに対して出力される。
【００１２】
一般に、ＬＥＤの光量は駆動電流に比例し、駆動電流は定電流回路に入力される制御電圧により決まるので、本発明では各ＬＥＤの光量を制御電圧でコントロールすることができる。
制御電圧は、色温度設定器に入力される調光電圧と、色温度設定器で設定された比率によって定まるので、調光電圧と制御電圧の比率を色温度設定器で任意に設定することにより個々のＬＥＤの光量比を設定することができ、この状態で調光電圧を増減させれば個々のＬＥＤの光量比を一定に維持したまま、全体の明るさがコントロールされる。
【００１３】
そして、各ＬＥＤの照射光を案内するバンドルファイバは、その光入射端がＬＥＤの数に応じて分岐形成され、その光出射端で夫々の光ファイバがランダムに束ねられているので、各光入射端から入射された各色の光は、夫々の光ファイバに案内されて、光出射端から出射される際に均一に混合されて照射される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は本発明にかかる照明装置の概略構成を示す説明図、図２はＬＥＤの駆動電流−光量特性を示すグラフである。
【００１５】
図１に示す照明装置１は、ＲＧＢの各色ＬＥＤ（発光ダイオード）２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを発光させて任意の色温度の照明光を照射するもので、ＬＥＤ２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを配した光源部３と、照明光の色温度及び明るさをコントロールする制御部４からなる。
【００１６】
光源部３には、各色ＬＥＤ２Ｒ、２Ｇ、２Ｂが並設されると共に、各色の照射光を混合するバンドルファイバ５が配されている。
バンドルファイバ５は多数の光ファイバ６…が束ねられて形成され、その光入射端７Ｒ、７Ｇ、７ＢがＬＥＤ２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの数に応じて分岐形成され、その光出射端８で夫々の光ファイバがランダムに束ねられて形成されている。
【００１７】
制御部４は、各色のＬＥＤ２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを接続した色温度設定回路１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂと、夫々の色温度設定回路１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂに対し、照明光の光量を可変調整する調光電圧Ｖ_Ｃを等しく供給する調光回路１１を備えている。
一般に、ＬＥＤ２Ｒ、２Ｇ、２Ｂは、図２に示すように、定格が等しければ、駆動電流Ｉ_Ｒ、Ｉ_Ｇ、Ｉ_Ｂに比例した光量で点灯され、駆動電流−光量特性はいずれも等しいので、駆動電流Ｉ_Ｒ、Ｉ_Ｇ、Ｉ_Ｂを制御することにより個々のＬＥＤ２Ｒ、２Ｇ、２Ｂごとに光量を調整することができる。
そこで、色温度設定回路１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂは、調光電圧Ｖ_Ｃに対して制御電圧Ｖ_Ｒ、Ｖ_Ｇ、Ｖ_Ｂを所定の比率に調整して出力する色温度設定器１２と、制御電圧Ｖ_Ｒ、Ｖ_Ｇ、Ｖ_Ｂに応じた駆動電流Ｉ_Ｒ、Ｉ_Ｇ、Ｉ_Ｂを各ＬＥＤ２Ｒ、２Ｇ、２Ｂに対して出力する定電流回路１３を備えており、制御電圧Ｖ_Ｒ、Ｖ_Ｇ、Ｖ_Ｂの比率を調整することにより、駆動電流Ｉ_Ｒ、Ｉ_Ｇ、Ｉ_Ｂを各ＬＥＤ２Ｒ、２Ｇ、２Ｂごとに調整できるようになっている。
【００１８】
また、色温度設定回路１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂは、色温度設定器１２に対し、外部から供給される調光電圧Ｖ_Ｃと、内部定電圧電源１４の基準電圧Ｖ_０を切り換えて供給するスイッチ１５が設けられている。
色温度設定器１２では、スイッチ１５により切り換えて供給される調光電圧Ｖ_Ｃまたは基準電圧Ｖ_０に対して、色温度設定器１２の可変抵抗器等により制御電圧Ｖ_Ｒ、Ｖ_Ｇ、Ｖ_Ｂの比率を設定することができるようになっている。
【００１９】
なお、色温度設定回路１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂには、調光電圧Ｖ_Ｃの入力端子１６inと、入力された調光電圧Ｖ_Ｃをバッファ１７を介して減衰させることなくそのまま出力する出力端子１６outが形成され、いずれか一の色温度設定回路１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂの入力端子１６inに調光回路１１を接続し、あとは、色温度設定回路１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂの出力端子１６outと入力端子１６in同士を接続すれば、全ての色温度設定回路１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂに一定の調光電圧が供給される。
【００２０】
以上が本発明の一構成例であって、次に作用を説明する。
各色ＬＥＤ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂは、駆動電流−光量特性はいずれも等しく、駆動電流Ｉ_Ｒ、Ｉ_Ｇ、Ｉ_Ｂに比例した光量で発光される。
そこで、まず、夫々の色温度設定回路１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂのスイッチ１５を内部定電圧電源１４側に切り換えることにより、基準電圧Ｖ_０に対して、色温度設定器１２の可変抵抗器で制御電圧Ｖ_Ｒ、Ｖ_Ｇ、Ｖ_Ｂの比率を設定する。
【００２１】
例えば、白色光で発光させる場合は、制御電圧／基準電圧＝Ｖ_Ｒ／Ｖ_０＝Ｖ_Ｇ／Ｖ_０＝Ｖ_Ｂ／Ｖ_０＝Ｃとなるように設定すれば、各定電流回路１３から出力される駆動電流Ｉ_Ｒ＝Ｉ_Ｇ＝Ｉ_Ｂが等しくなる。したがって、各ＬＥＤ２Ｒ，２Ｇ，２ＢからＲＧＢの三原色の光が同じ光量で照射され、バンドルファイバ５を通り、その光出射端８で混合され、白色光となって出射される。
その後、スイッチ１５を調光回路１１側に切り換えて、調光電圧Ｖ_Ｃを調整すれば、白色光のまま明るさを変えることができる。
【００２２】
また、赤色の光量比を高くする場合は、色温度設定回路１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂにより、赤色の制御電圧／基準電圧＝Ｖ_Ｒ／Ｖ_０が高くなるように設定すれば、色温度設定回路１０Ｒの定電流回路１３から出力される駆動電流Ｉ_Ｒが高くなる。したがって、ＬＥＤ２Ｒの光量が他のＬＥＤ２Ｇ，２Ｂの光量に比して高くなり、バンドルファイバ５を通り、その光出射端８で混合され、赤色の光量比が高い光となって出射される。
その後、スイッチ１５を調光回路１１側に切り換えて、調光電圧Ｖ_Ｃを調整すれば、赤色の光量比を高く維持したまま、光の明るさを変えることができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、駆動電流に比例した光量で点灯されるＲＧＢの各ＬＥＤに接続された色温度設定回路により、調光電圧に対する駆動電流の強さを設定することができ、調光回路により夫々の色温度設定回路に等しく供給される調光電圧を可変調整することができるので、色温度設定回路でＲＧＢの各ＬＥＤの光量比を決定することにより、照明光の色温度を任意に設定することができ、その後、調光回路から供給する調光電圧を増減することにより照明光の色温度（光量比）を一定に維持したまま明るさを調整することができるという大変優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる照明装置の概略構成を示す説明図。
【図２】ＬＥＤの駆動電流−光量特性を示すグラフ。
【図３】従来の照明装置を示す説明図。
【図４】ＬＥＤの電圧−光量特性を示すグラフ。
【符号の説明】
１………………………………照明装置
２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ……………ＬＥＤ
３………………………………光源部
４………………………………制御部
５………………………………バンドルファイバ
６………………………………光ファイバ
７Ｒ、７Ｇ、７Ｂ……………光入射端
８………………………………光出射端
１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂ………色温度設定回路
１１………………………………調光回路
１２………………………………色温度設定器
１３………………………………定電流回路
１４………………………………内部定電圧電源
１５………………………………スイッチ

Claims

ＲＧＢの各色ＬＥＤを発光させて任意の色温度の照明光を照射する照明装置であって、
駆動電流に比例した光量で点灯される各色ＬＥＤを接続した色温度設定回路と、夫々の色温度設定回路に対し、照明光の光量を可変調整する調光電圧を等しく供給する調光回路を備え、
前記色温度設定回路は、前記調光電圧に対して制御電圧を所定の比率に調整して出力する色温度設定器と、制御電圧に応じた駆動電流を各ＬＥＤに対して出力する定電流回路を備え、
前記各ＬＥＤの照射光を混合するバンドルファイバの光入射端がＬＥＤの数に応じて分岐形成され、その光出射端で夫々の光ファイバがランダムに束ねられていることを特徴とする照明装置。
ＲＧＢの各色ＬＥＤを発光させて任意の色温度の照明光を照射する照明装置であって、
駆動電流に比例した光量で点灯される各色ＬＥＤを接続した色温度設定回路と、夫々の色温度設定回路に対し、照明光の光量を可変調整する調光電圧を等しく供給する調光回路を備え、
前記色温度設定回路は、前記調光電圧に対して制御電圧を所定の比率に調整して出力する色温度設定器と、制御電圧に応じた駆動電流を各ＬＥＤに対して出力する定電流回路を備えたことを特徴とする照明装置。