JP6896215B2

JP6896215B2 - Ｌｅｄ照明システムの短絡異常検出装置、その装置を有するｌｅｄ照明装置、およびｌｅｄ照明システムの短絡異常検出方法

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Description

本発明は、ＬＥＤ照明システムの短絡異常を検出する装置、その装置を有するＬＥＤ照明システム、およびＬＥＤ照明システムの短絡異常検出方法に関し、より具体的には、直列に接続された複数のＬＥＤを有するＬＥＤユニットにおける１つ又は複数のＬＥＤの短絡を検出する装置、その装置を有するＬＥＤ照明システム、およびその短絡を検出する方法に関する。

直列に接続された複数のＬＥＤを備えたＬＥＤユニットを有する照明装置として、例えば鋼鈑、板ガラス、食品、紙幣等を製造する各種製造工程の製造品検査においてラインセンサカメラ等のセンサの検出位置をセンサの画角に合わせてライン状に照明するライン状照明装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この種の照明装置は、検査の高速化や精度向上のため、センサの検出位置をライン状照明装置によってできるだけ明るく均一に照明する必要がある。

ここで、ＬＥＤの異常の種類として、断線異常と短絡異常がある。また、各ＬＥＤは、通常の抵抗とは異なり流れる電流に比例する電圧降下を生じるものではなく、非点灯状態では電流が流れず、点灯状態では例えば３Ｖ程度の電圧降下を生じるものである。
このため、ＬＥＤユニットにおいて複数のＬＥＤのうち１つに断線異常が発生すると、そのＬＥＤユニットには電流が流れなくなり全てのＬＥＤが点灯しなくなる。一方、ＬＥＤユニットにおいて複数のＬＥＤのうち１つに短絡異常が発生すると、供給する電流が同じ場合、そのＬＥＤユニットの電圧降下が短絡したＬＥＤの分だけ小さくなる。

特開２００７−２２５５９１号公報

上記のように断線異常の場合はそのＬＥＤユニットに電流が流れなくなるので、その現象を利用して検出が可能である。一方、ＬＥＤユニットの１つのＬＥＤが短絡する短絡異常の場合は、上記のようにＬＥＤユニットの電圧降下が短絡したＬＥＤの分だけ小さくなることを利用し、ＬＥＤユニットの両端の電圧を測定することにより検出可能であるように思えるが、それだけでは実際には正確な短絡異常の検出はできない。

なぜなら、ＬＥＤ１つ分の電圧降下はＬＥＤに流れる電流量に応じて変化し、その変化は電流量に比例するものではなく、電流増加に対しリニアに変化するものでもないからである。更には、ＬＥＤ１つ分の電圧降下には製造要因ばらつきが生じ、そのばらつきは狙いの電圧降下値に対し±１０％となる場合もある。さらに、ＬＥＤの温度（発熱）によってもＬＥＤ１つ分の電圧降下が変化する場合もある。

一方、各種製造工程の製造品検査等でセンサの画角を照明する場合、製造工程内にはＬＥＤユニットやレンズ等の照明に直接的に必要な構成のみ備える照明部が配置され、該照明部のＬＥＤユニットに供給する電力を調整する供給電力調整部や該供給電力調整部に対し制御信号を送る制御部を有する電力供給ユニットが照明部から離れた位置に配置され、照明部と電力供給ユニットとが接続コードで接続されることがよくある。例えば、圧延後の鋼板を照明する場合や供給電力調整部を制御室に配置したい場合に上記の構成が用いられる。
接続コードは抵抗値の小さな材料を用いて形成されているので、通常は接続コードの抵抗値は無視しても構わないが、工場等の広い空間に配置されるＬＥＤ照明システムにおいては無視できない抵抗値になる場合がある。

このような状況で、短絡異常を正確に検出するために、全てのＬＥＤの電圧降下をそれぞれ定期的に測定して各ＬＥＤの短絡異常を直接検出することが考えられる。しかし、例えば各種製造工程の製造品検査に用いられる照明装置は、広い範囲を明るく且つ均一に照明するために、ＬＥＤの配置間隔が小さく、複数のＬＥＤユニットを有し、さらに、各ＬＥＤユニットが１０〜１５個程度のＬＥＤを有する場合がよくある。このため、全てのＬＥＤの電圧降下を定期的に測定するのは現実的ではない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、直列に接続された複数のＬＥＤを備えたＬＥＤユニットの短絡異常を正確に検出可能なＬＥＤ照明システムの短絡異常検出装置、その装置を有するＬＥＤ照明システム、およびＬＥＤ照明システムの短絡異常検出方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係るＬＥＤ照明システムの短絡異常検出装置は、直列に接続された複数のＬＥＤを有するＬＥＤユニットを備えたＬＥＤ照明システムにおいて短絡異常を検出するＬＥＤ照明システムの短絡異常検出装置であって、前記ＬＥＤ照明システムは、前記ＬＥＤユニットを有する照明部と、前記照明部の前記ＬＥＤユニットに駆動電力を供給するための電力供給部とを備えるものであり、この短絡異常検出装置は、前記ＬＥＤユニットの第１位置の電位を検出するための第１検出手段と、前記ＬＥＤユニットにおいて前記第１位置よりも電位が低い第２位置の電位を検出するための第２検出手段と、前記電力供給部と前記照明部とをこれらを実際に設置する設置場所において接続した後に、トリガー入力部からのトリガー信号を受信すると、前記ＬＥＤユニットをリファレンス測定用に所定の点灯状態で点灯させると共に、前記第１検出手段により検出される電位および前記第２検出手段により検出される電位に基づくリファレンスデータを作成し格納部に格納するリファレンスデータ設定手段と、前記ＬＥＤ照明システムの運転時に前記第１および第２検出手段により検出される電位又は当該両電位の差を前記リファレンスデータ設定手段により格納されている前記リファレンスデータと比較することにより、前記ＬＥＤユニットにおける１つ又は複数のＬＥＤの短絡を検出する短絡検出手段とを備える。

本発明の第２の態様に係るＬＥＤ照明システムの短絡異常検出方法は、直列に接続された複数のＬＥＤを有するＬＥＤユニットを備えたＬＥＤ照明システムにおいて短絡異常を検出するＬＥＤ照明システムの短絡異常検出方法であって、前記ＬＥＤ照明システムは、前記ＬＥＤユニットを有する照明部と、前記照明部の前記ＬＥＤユニットに駆動電力を供給するための電力供給部とを備えるものであり、この短絡異常検出方法は、前記電力供給部と前記照明部とをこれらを実際に設置する設置場所において接続した後に、コンピュータである制御部が当該制御部に接続されたトリガー入力部からのトリガー信号を受信し、前記トリガー信号を受信した前記制御部が前記ＬＥＤユニットをリファレンス測定用に所定の点灯状態で点灯させると共に、前記ＬＥＤユニットにおける第１位置の電位と、前記ＬＥＤユニットにおける前記第１位置よりも電位が低い第２位置の電位に基づくリファレンスデータを作成し格納部に格納するリファレンスデータ設定ステップと、前記ＬＥＤ照明システムの運転時に、前記制御部が、前記第１位置および前記第２位置の電位又は当該両電位の差を前記リファレンスデータ設定ステップで格納された前記リファレンスデータと比較することにより、前記ＬＥＤユニットにおける１つ又は複数のＬＥＤの短絡を検出する短絡検出ステップとを有する。

上記第１および第２の態様では、前記電力供給部と前記照明部とを接続した状態で、前記ＬＥＤユニットをリファレンス測定用に所定の点灯状態で点灯させて、前記第１位置の電位および前記第２位置の電位に基づくリファレンスデータを作成し、前記ＬＥＤ照明システムの運転時に前記第１および第２位置の電位又は当該両電位の差を前記リファレンスデータと比較することにより、前記ＬＥＤユニットにおける１つ又は複数のＬＥＤの短絡を検出する。このため、工場等の広い空間に配置されるＬＥＤ照明システムでも接続コード等の照明システム構成要素の抵抗が考慮された短絡検出を行うことができ、さらに、ＬＥＤの電圧降下の製造要因ばらつきも考慮された短絡検出を行うことができる。

本発明の第３の態様に係るＬＥＤ照明システムの短絡異常検出装置は、直列に接続された複数のＬＥＤを有するＬＥＤユニットを備えたＬＥＤ照明システムにおいて短絡異常を検出するＬＥＤ照明システムの短絡異常検出装置であって、前記ＬＥＤ照明システムは、前記ＬＥＤユニットを有する照明部と、前記照明部の前記ＬＥＤユニットに駆動電力を供給するための電力供給部とを備えるものであり、この短絡異常検出装置は、前記ＬＥＤユニットの低電位側に接続されその位置の電位を検出するための検出手段と、前記電力供給部と前記照明部とをこれらを実際に設置する設置場所において接続した後に、トリガー入力部からのトリガー信号を受信すると、前記ＬＥＤユニットをリファレンス測定用に所定の点灯状態で点灯させると共に、前記検出手段により検出される電位に基づくリファレンスデータを作成し格納部に格納するリファレンスデータ設定手段と、前記ＬＥＤ照明システムの運転時に前記検出手段により検出される電位を前記リファレンスデータ設定手段により格納されている前記リファレンスデータと比較することにより、前記ＬＥＤユニットにおける１つ又は複数のＬＥＤの短絡を検出する短絡検出手段とを備える。

本発明の第４の態様に係るＬＥＤ照明システムの短絡異常検出方法は、直列に接続された複数のＬＥＤを有するＬＥＤユニットを備えたＬＥＤ照明システムにおいて短絡異常を検出するＬＥＤ照明システムの短絡異常検出方法であって、前記ＬＥＤ照明システムは、前記ＬＥＤユニットを有する照明部と、前記照明部の前記ＬＥＤユニットに駆動電力を供給するための電力供給部とを備えるものであり、この短絡異常検出方法は、前記電力供給部と前記照明部とをこれらを実際に設置する設置場所において接続した後に、コンピュータである制御部が当該制御部に接続されたトリガー入力部からのトリガー信号を受信し、前記トリガー信号を受信した前記制御部が前記ＬＥＤユニットをリファレンス測定用に所定の点灯状態で点灯させると共に、前記ＬＥＤユニットの低電位側に接続された検出手段によって検出される電位に基づくリファレンスデータを作成し格納部に格納するリファレンスデータ設定ステップと、前記ＬＥＤ照明システムの運転時に、前記制御部が、前記検出手段によって検出された電位を前記リファレンスデータ設定ステップで格納された前記リファレンスデータと比較することにより、前記ＬＥＤユニットにおける１つ又は複数のＬＥＤの短絡を検出する短絡検出ステップとを有する。

上記第３および第４の態様では、前記電力供給部と前記照明部とを接続した状態で、所定のトリガーに基づき、前記ＬＥＤユニットをリファレンス測定用に所定の点灯状態で点灯させると共に、前記ＬＥＤユニットの所定位置の電位に基づくリファレンスデータを作成し格納部に格納し、前記ＬＥＤ照明システムの運転時に検出手段によって検出される電位を前記リファレンスデータと比較することにより、前記ＬＥＤユニットにおける１つ又は複数のＬＥＤの短絡を検出する。このため、工場等の広い空間に配置されるＬＥＤ照明システムでも接続コード等の構成要素の抵抗が考慮された短絡検出を行うことができ、さらに、ＬＥＤの電圧降下の製造要因ばらつきも考慮された短絡検出を行うことができる。

本発明によれば、直列に接続された複数のＬＥＤを備えたＬＥＤユニットの短絡異常を正確に検出することが可能である。

本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ照明システムの概略構成図である。第１実施形態のＬＥＤ照明システムのリファレンスデータの例である。前記ＬＥＤ照明システムの表示部の表示例である。前記ＬＥＤ照明システムの第１位置の電位と第２位置の電位との電位差の測定結果の例である。前記ＬＥＤ照明システムの第１位置の電位と第２位置の電位との電位差の測定結果の例である。本発明の第２実施形態に係るＬＥＤ照明システムの概略構成図である。第２実施形態のＬＥＤ照明システムのリファレンスデータの例である。本発明の第３実施形態に係るＬＥＤ照明システムの概略構成図である。第３実施形態のＬＥＤ照明システムのリファレンスデータの例である。本発明の第４実施形態に係るＬＥＤ照明システムの概略構成図である。第４実施形態のＬＥＤ照明システムのリファレンスデータの例である。

本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ照明システムについて図面を参照して以下に説明する。
このＬＥＤ照明システムは、ラインセンサ等の検査用センサによる検出位置をライン状（線状）に照明するものであり、図１に示すように、照明部としての照明装置本体１と、電力供給部としての電力供給ユニット２と、照明装置本体１と電力供給ユニット２とを接続して電力供給ユニット２から照明装置本体１に電力を供給する接続コード３と、短絡検出装置４とを有する。接続コード３は照明装置本体１に駆動電力を供給する。

照明装置本体１は少なくとも１つ、本実施形態では図１に示すように複数のＬＥＤユニット１０を有する。各ＬＥＤユニット１０は直列に接続された複数（例えば１０個以上）のＬＥＤ１１を有し、当該複数のＬＥＤ１１はＬＥＤ基板上に実装されて直列に接続されている。各ＬＥＤユニット１０には抵抗等のその他の回路要素を加えることも可能である。照明装置本体１は、各ＬＥＤユニット１０の高電位側に接続された高電位側入力端子１３と、各ＬＥＤユニット１０の低電位側に接続された低電位側入力端子１４とを有する。

電力供給ユニット２は、直流電源からの電力を出力する高電位側端子２１と、低電位側端子２２と、調光入力部２３とを有する。電力供給ユニット２は図１に示すように各ＬＥＤユニット１０に対応した定電流回路２４を有し、調光入力部２３の入力に応じて定電流回路２４で調節された駆動電流が高電位側端子２１、接続コード３、高電位側入力端子１３、各ＬＥＤユニット１０、低電位側入力端子１４、接続コード３、および低電位側端子２２を介して流れるように構成されている。一方、調光入力部２３は、手で操作する操作部からの調光値をデジタル信号に変換して下記制御部４３に送るものであっても良く、外部から入力される調光用のデジタル信号を下記制御部４３に送る信号入力部であっても良く、その両者を持っていても良い。

短絡検出装置４は、各ＬＥＤユニット１０において最も高電位側のＬＥＤ１１よりも高電位側入力端子１３側の電位（第１位置の電位）を検出する第１検出要素４１と、各ＬＥＤユニット１０において最も低電位側のＬＥＤ１１よりも低電位側入力端子１４側の電位（第２位置の電位）を検出する第２検出要素４２と、各検出要素４１，４２による検出結果を受信する周知のマイクロコンピュータから成る制御部４３と、半導体メモリ等の不揮発性メモリから成る格納部４４と、制御部４３に接続されており、調光入力部２３の調光デジタル信号を制御部４３に送る調光値入力部４５とを有する。また、調光デジタル信号の代わりに各ＬＥＤユニット１０に流れる実際の駆動電流を測定しその測定値を制御部４３に送信する方法も考えられる。この場合は電流計測部を備えている。電流計測部は、例えば定電流回路の電流検知抵抗の高電位側の電位等を用いて電流測定を行う。

短絡検出装置４は制御部４３に接続されたトリガー入力部４６も備えている。本実施形態では、トリガー入力部４６は電力供給ユニット２の本体ボックスの背面等に配置されたボタンであるが、トリガー入力部４６は外部からトリガー信号を受信しそのトリガー信号を制御部４３に送信するように構成さていても良い。
短絡検出装置４はさらに制御部４３に接続された液晶表示装置等の表示部４７を備えており、表示部４７は制御部４３に制御されて所定の表示を行うように構成されている。

本実施形態では制御部４３および格納部４４は単一のＭＣＵ（Microcontroller）等のマイクロコンピュータチップ内に構成されている。各検出要素４１，４２は、本実施形態のように各位置の電位をアナログ−デジタル変換して制御部４３側に送るための配線およびＡ／Ｄコンバータを有するものであっても良いし、各位置の電位をアナログ−デジタル変換して制御部４３に送信する無線送信機能付き電位計であっても良い。また、その他各位置の電位を制御部４３に送ることができるものであれば何でも良い。

制御部４３は格納部４４に格納されたプログラムに基づき動作し、具体的には以下の動作を行う。
図１のように電力供給ユニット２と照明装置本体１とを、好ましくは実際に設置する設置場所で電力供給する接続コード３で接続した状態で、トリガー入力部４６のボタンが操作されると、前記プログラムにより制御部４３がリファレンスデータ作成処理を行う。電力供給ユニット２と照明装置本体１とが接続されて所定時間経過した際にトリガー信号がトリガー入力部４６から制御部４３に送られるように構成しても良い。

リファレンスデータ作成処理は、例えば１６段階で順次電流量を増やしながら各段階のリファレンスデータ（基準電位差）を得るよう構成されている。なお、本実施形態では、１段階ごとに一定の電流量（例えば６０ｍＡ）が増えるように構成されている。上記のトリガー信号を受信した後（ステップ１−１）、各ＬＥＤユニット１０に電流が流れていない状態において、１段目の電流量を各定電流回路２４が各ＬＥＤユニット１０に流すように調光入力部２３を制御して各ＬＥＤユニット１０をリファレンス測定用に点灯させ（ステップ１−２）、この状態で各検出要素４１，４２により検出される第１および第２位置の電位差（基準電位差）を制御部４３が受付けて格納部４４にその調光レベルと対応させて格納する（ステップ１−３）。なお、各ＬＥＤユニット１０の検出要素４１，４２からの信号は順次接続回路４８を介して制御部４３に入力されるようになっており、順次接続回路４８によって各ＬＥＤユニット１０の検出要素４１，４２の信号が制御部４３に順に送られるようになっている。順次接続回路４８は電源供給ユニット又は照明装置本体に設けられ、電源供給ユニットに設けられた方が配線が少なくて済む。このため、制御部４３は各々のＬＥＤユニット１０の基準電位差を得ることができる。後述のように制御部４３が実測電位差を得る場合も順次接続回路４８が同様に作動する。

続いて、前記ステップ１−２および１−３と同様の制御を繰り返すことにより、２段階目〜１６段階目の電流量を各定電流回路２４が各ＬＥＤユニット１０に流すように調光入力部２３を順次制御して各ＬＥＤユニット１０をリファレンス測定用に点灯させ、各状態で各検出要素４１，４２により検出される第１および第２位置の電位差（基準電位差）を制御部４３が受付けて格納部４４に各々の調光レベルと対応させて格納する（ステップ１−４）。これにより、図２に示すようなリファレンスデータが作成され格納部４４に格納される。ここで、第１および第２位置の電位差の代わりに第１および第２位置の電位をそのままリファレンスデータとして格納部４４に格納することも可能である。

このようにリファレンスデータが作成された後に、このＬＥＤ照明システムが通常運転されると、前記プログラムにより制御部４３が短絡異常検出を行い、その結果を制御部４３が表示部４７に表示させ、又は、その結果を示す信号を制御部４３が外部に送信する。
この短絡異常検出は、通常運転時の各ＬＥＤユニット１０について、第１および第２位置の実測電位差をリファレンスデータにおける対応する調光レベルの基準電位差と比較し、実測電位差と基準電位差とのひらきが第１の閾値、第２の閾値、および第３の閾値に対しどの位置にあるかを判断し、これによりＬＥＤの短絡の有無や状態を検出する。ここで、複数のＬＥＤユニット１０にそれぞれ前記第１、第２および第３の閾値が準備されている。
なお、通常運転時の各ＬＥＤユニット１０の調光レベルが例えば第１段目と第２段目の間にある場合は、制御部４３は調光レベル第１段目の基準電位差と調光レベル第２段目の基準電位差を用いて第１段目および第２段目の間の基準電位差を補間し、また、第１〜第３閾値についても同様の補間を行い、これに基づきＬＥＤの短絡の有無や状態を検出する。
また、照明装置本体１内に温度センサを設け、温度センサの検出値に基づいて第１〜第３閾値を補正することも可能である。補正の程度はＬＥＤ１１の特性に応じて適宜設定することが可能である。

第１〜第３の閾値は基準電位差に基づいて各調光状態についてそれぞれ設定されており、さらに、各ＬＥＤユニット１０のリファレンスデータに基づいて各ＬＥＤユニット１０について設定されている。第１の閾値は各調光状態の基準電位差をそのＬＥＤユニット１０のＬＥＤ１１の数で除算した値（１つのＬＥＤ１１当たりの基準電位差）を０．３倍〜０．７倍、好ましくは０．５倍したものである。第２の閾値は第１の閾値に前記１つのＬＥＤ１１当たりの基準電位差を加算したものであり、第３の閾値は第２の閾値に前記１つのＬＥＤ１１当たりの基準電位差を加算したものである。

制御部４３は各ＬＥＤユニット１０について実測電位差と基準電位差とのひらきが第１の閾値を超えている場合は、そのＬＥＤユニット１０の１つのＬＥＤ１１が短絡していると判断し、第２の閾値を超えている場合は、そのＬＥＤユニット１０の２つのＬＥＤ１１が短絡していると判断し、第３の閾値を超えている場合は、そのＬＥＤユニット１０の３つ以上のＬＥＤ１１が短絡していると判断する。そして、制御部４３はその結果を例えば図３に示すように表示部４７に表示させる。
なお、本実施形態では、基準電位差と実測電位差とを比較したが、リファレンスデータとして第１および第２位置の電位をそのまま利用し、当該リファレンスデータと運転時の第１および第２位置の電位と直接比較することも可能である。

このように、本実施形態では、電力供給ユニット２から照明装置本体１に好ましくは実際に設置する設置場所で電力を供給する接続コード３で前記電力供給ユニット２と照明装置本体１とを接続した状態で、各ＬＥＤユニット１０をリファレンス測定用に所定の点灯状態で点灯させて、前記第１位置の電位および前記第２位置の電位に基づくリファレンスデータを作成し、ＬＥＤ照明システムの運転時に前記第１および第２位置の電位又は当該両電位の差を前記リファレンスデータと比較することにより、前記ＬＥＤユニットにおける１つ又は複数のＬＥＤの短絡を検出する。このため、工場等の広い空間に配置されるＬＥＤ照明システムでも接続コードの抵抗が考慮された短絡検出を行うことができ、さらに、ＬＥＤの電圧降下の製造要因ばらつきも考慮された短絡検出を行うことができる。

なお、実際に設置する場所で使用する接続コード３ではなく、他の接続コード３を用いる場合でも、各ＬＥＤユニット１０を構成するＬＥＤ１１の電圧降下の製造要因ばらつき等を踏まえたリファレンスデータが作成される。

ちなみに、上記実施形態に説明されている照明装置本体１、電力供給ユニット２、接続コード３、および短絡検出装置４を準備して上記のように接続し、各ＬＥＤユニット１０の第１位置および第２位置の基準電位差を各調光状態で測定したところ、図４および図５のようなデータを得ることができた。図４は複数のＬＥＤユニット１０のうち最も電位差が小さいＬＥＤユニット１０に関する基準電位差のデータであり、図５は最も電位差が大きいＬＥＤユニット１０に関する基準電位差のデータである。図４のデータに対し図５のデータは基準電位差が各調光状態で７〜１３％程度大きくなっており、各ＬＥＤの電圧降下の製造要因ばらつきは決して小さなものではないことがわかる。

本発明の第２実施形態に係るＬＥＤ照明システムについて図面を参照して以下に説明する。
本実施形態のＬＥＤ照明システムは、第１実施形態のＬＥＤ照明システムの短絡検出装置４に温度補償機能を追加したものであり、その他の構成および機能は第１実施形態と同様であるから、その説明を省略する。
具体的に、図６に示すように、本実施形態のＬＥＤ照明システムの短絡検出装置４は照明装置本体１内に配置された温度センサ４９を有する。温度センサ４９は複数のＬＥＤユニット１０のうち１つのＬＥＤユニット１０が実装されたＬＥＤ基板の温度を測定するもであっても良く、複数のＬＥＤユニット１０のＬＥＤ基板の温度をそれぞれ測定するものであっても良く、照明装置本体１内のその他の構成要素や雰囲気温度を測定するものであっても良い。

本実施形態でも、図６のように電力供給ユニット２と照明装置本体１とを、好ましくは実際に設置する設置場所で電力供給する接続コード３で接続した状態で、トリガー入力部４６のボタンが操作されると、前記プログラムにより制御部４３がリファレンスデータ作成処理を行う。

リファレンスデータ作成処理は、第１実施形態と同様に上記のトリガー信号を受信した後（ステップ２−１）、第１実施形態と同様に各ＬＥＤユニット１０に電流が流れていない状態において、１段目の電流量を各定電流回路２４が各ＬＥＤユニット１０に流すように調光入力部２３を制御して各ＬＥＤユニット１０をリファレンス測定用に点灯させ（ステップ２−２）、この状態で各検出要素４１，４２により検出される第１および第２位置の電位差（基準電位差）を制御部４３が受付けて格納部４４にその調光レベルと対応させて格納する（ステップ２−３）。

続いて、前記ステップ２−２〜２−３と同様の制御を繰り返すことにより、２段階目〜１６段階目の電流量を各定電流回路２４が各ＬＥＤユニット１０に流すように調光入力部２３を順次制御して各ＬＥＤユニット１０をリファレンス測定用に点灯させ、各状態で各検出要素４１，４２により検出される第１および第２位置の電位差（基準電位差）を制御部４３が受付けて格納部４４に各々の調光レベルと対応させて格納すると（ステップ２−４）。そして、ステップ２−４の後に温度センサ４９の測定結果を格納部４４に格納する（ステップ２−５）。この温度センサ４９の測定結果は前記各基準電位差に対応付けられる。本実施形態では、ステップ２−４の後に温度センサ４９の測定結果を格納部４４に格納するが、各ステップ２−３の際に各調光に応じた温度センサ４９の測定結果を格納部４４に格納しても良い。これにより、図７に示すようなリファレンスデータが作成され格納部４４に格納される。ここで、第１および第２位置の電位差の代わりに第１および第２位置の電位をそのままリファレンスデータとして格納部４２に格納することも可能である。

このようにリファレンスデータが作成された後に、このＬＥＤ照明システムが通常運転されると、第１実施形態と同様に、前記プログラムにより制御部４３が短絡異常検出を行い、その結果を制御部４３が表示部４７に表示させ、又は、その結果を示す信号を制御部４３が外部に送信する。
ここで、第１実施形態では、実測電位差と基準電位差とのひらきを第１〜第３の閾値を比較し短絡異常の判断を行っていたが、本実施形態では、実測電位差および基準電位差の一方を温度補償したものと他方とのひらきを第１〜第３の閾値を比較し短絡異常の判断を行う。

例えば、リファレンスデータの基準電位差と対応付けられた温度と実測電位差の測定時における温度センサ４９の測定結果との温度差に所定の係数又は所定の温度補償演算式を適用し、電位差補正値を求め、当該電位差補正値を実測電位差および基準電位差の一方に適用した上で、第１〜第３の閾値との比較を行う。
上記所定の係数としてはＬＥＤの品種により決まる温度係数を用いることが可能である。この係数は、複数のＬＥＤ１１の温度特性を測定し、その測定した温度特性の平均値を用いるものである。
この実施形態の場合、工場等の広い空間に配置されるＬＥＤ照明システムの接続コードの抵抗や、ＬＥＤの電圧降下の製造要因ばらつきに加え、各ＬＥＤ１１の温度特性も考慮された短絡検出を行うことが可能となる。

本発明の第３実施形態に係るＬＥＤ照明システムについて図面を参照して以下に説明する。
本実施形態のＬＥＤ照明システムは、図８に示すように、第２実施形態のＬＥＤ照明システムの短絡検出装置４の第１検出要素４１を省いたものであり、その他の構成および機能は第２実施形態と同様であるから、その説明を省略する。

本実施形態でも、図８のように電力供給ユニット２と照明装置本体１とを、好ましくは実際に設置する設置場所で電力供給する接続コード３で接続した状態で、トリガー入力部４６のボタンが操作されると、前記プログラムにより制御部４３がリファレンスデータ作成処理を行う。

リファレンスデータ作成処理は、第１実施形態と同様に上記のトリガー信号を受信した後（ステップ３−１）、第１実施形態と同様に各ＬＥＤユニット１０に電流が流れていない状態において、１段目の電流量を各定電流回路２４が各ＬＥＤユニット１０に流すように調光入力部２３を制御して各ＬＥＤユニット１０をリファレンス測定用に点灯させ（ステップ３−２）、この状態で各検出要素４２により検出される第２位置の電位（基準電位）を制御部４３が受付けて格納部４４にその調光レベルと対応させて格納する（ステップ３−３）。

続いて、前記ステップ３−２〜３−３を繰り返すことにより、２段階目〜１６段階目の電流量を各定電流回路２４が各ＬＥＤユニット１０に流すように調光入力部２３を順次制御して各ＬＥＤユニット１０をリファレンス測定用に点灯させ、各状態で各検出要素４１により検出される第２位置の電位（基準電位）を制御部４３が受付けて格納部４４に各々の調光レベルと対応させて格納する（ステップ３−４）。そして、ステップ３−４の後に温度センサ４９の測定結果を格納部４４に格納する（ステップ３−５）。この温度センサ４９の測定結果は前記各基準電位差に対応付けられる。本実施形態では、ステップ３−４の後に温度センサ４９の測定結果を格納部４４に格納するが、各ステップ３−３の際に各調光に応じた温度センサ４９の測定結果を格納部４４に格納しても良い。これにより、図９に示すようなリファレンスデータが作成され格納部４４に格納される。

このようにリファレンスデータが作成された後に、このＬＥＤ照明システムが通常運転されると、前記プログラムにより制御部４３が短絡異常検出を行い、その結果を制御部４３が表示部４７に表示させ、又は、その結果を示す信号を制御部４３が外部に送信する。
この短絡異常検出は、通常運転時の各ＬＥＤユニット１０について、第２位置の実測電位をリファレンスデータにおける対応する調光レベルの基準電位と比較し、実測電位と基準電位とのひらきが閾値に対しどの位置にあるかを判断し、これによりＬＥＤの短絡の有無や状態を検出する。

前記閾値は基準電位に基づいて各調光状態についてそれぞれ設定されており、さらに、各ＬＥＤユニット１０のリファレンスデータに基づいて各ＬＥＤユニット１０について設定されている。
なお、通常運転時の各ＬＥＤユニット１０の調光レベルが例えば第１段目と第２段目の間にある場合は、制御部４３は調光レベル第１段目の基準電位と調光レベル第２段目の基準電位を用いて第１段目および第２段目の間の基準電位を補間し、また、閾値についても同様の補間を行い、これに基づきＬＥＤの短絡の有無や状態を検出する。

この場合でも、工場等の広い空間に配置されるＬＥＤ照明システムの接続コードの抵抗や、ＬＥＤの電圧降下の製造要因ばらつきが考慮された短絡検出を行うことができる。

本発明の第４実施形態に係るＬＥＤ照明システムについて図面を参照して以下に説明する。
このＬＥＤ照明システムは、図１０に示すように、照明装置本体５と、電力供給部としての電力供給ユニット６と、照明装置本体５と電力供給ユニット６とを接続して電力供給ユニット６から照明装置本体５に電力を供給する接続コード３と、第２実施形態と同じ短絡検出装置４とを有する。接続コード３は少なくとも照明装置本体１に駆動電圧を供給する。
この実施形態では、第２実施形態に対し照明装置本体および電力供給ユニットを変更しているが、短絡検出は第２実施形態と同様の短絡検出装置４で行う。

照明装置本体５は少なくとも１つのＬＥＤユニット５０を有し、本実施形態では図１０に示すように複数のＬＥＤユニット５０を有する。各ＬＥＤユニット５０は直列に接続された複数（例えば１０個以上）のＬＥＤ５１を有し、当該複数のＬＥＤ５１はＬＥＤ基板上に実装されて直列に接続されている。各ＬＥＤユニット５０は電流制限抵抗５２も有し、その他の回路要素を加えることも可能である。照明装置本体５は、各ＬＥＤユニット５０の高電位側に接続された高電位側入力端子５３と、各ＬＥＤユニット５０の低電位側に接続された低電位側入力端子５４とを有する。

電力供給ユニット６は、定電圧ＰＷＭ（パルスワイズモジュレーション）直流電源からの電力を出力する高電位側端子６１と、低電位側端子６２と、調光入力部６３とを有する。電力供給ユニット６は、調光入力部６３の入力に応じたデューティー比の電力を高電位側端子６１、接続コード３、高電位側入力端子５３、低電位側入力端子５４、接続コード３、および低電位側端子６２を介して各ＬＥＤユニット５０に供給するように構成されている。調光入力部６３は、手で操作する操作部からのデューティー比信号をデジタル信号に変換して下記制御部４３に送るものであっても良く、外部から入力されるデューティー比調整用のデジタル信号を下記制御部４３に送る信号入力部であっても良く、その両者を持っていても良い。

短絡検出装置４の各第１検出要素４１は、各ＬＥＤユニット５０において最も高電位側のＬＥＤ５１よりも高電位側入力端子５３側の電位（第１位置の電位）を検出するように配置され、各第２検出要素４２は、各ＬＥＤユニット５０において最も低電位側のＬＥＤ５１よりも低電位側入力端子５４側の電位（第２位置の電位）を検出するように配置されている。また、調光入力部６３の調光デジタル信号が調光値入力部４５によって制御部４３に送られる。また、調光デジタル信号の代わりに各ＬＥＤユニット１０に流れる実際の駆動電流を測定しその測定値を制御部４３に送信する方法も考えられる。この場合は電流計測部を備えている。電流計測部は、例えば定電流回路の電流検知抵抗の高電位側の電位等を用いて電流測定を行う。

制御部４３は格納部４４に格納されたプログラムに基づき動作し、具体的には以下の動作を行う。
図１０のように電力供給ユニット６と照明装置本体５とを、好ましくは実際に設置する設置場所で電力供給する接続コード３で接続した状態で、トリガー入力部４６のボタンが操作されると、前記プログラムにより制御部４３がリファレンスデータ作成処理を行う。電力供給ユニット６と照明装置本体５とが接続されて所定時間経過した際にトリガー信号がトリガー入力部４６から制御部４３に送られるように構成しても良い。

リファレンスデータ作成処理は、上記のトリガー信号を受信した後（ステップ４−１）、所定のデューティー比の電力を電力供給ユニット６が各ＬＥＤユニット５０に供給するように調光入力部６３を制御して各ＬＥＤユニット５０をリファレンス測定用に点灯させ（ステップ４−２）、この状態で各検出要素４１，４２により検出される第１および第２位置の電位（各ＬＥＤユニット５０に電圧が印加された時の電位）の差（基準電位差）を制御部４３が受付けて格納部４４に格納する（ステップ４−３）。その際の温度センサ４９の測定結果もその基準電位差と対応させて格納部４４に格納する（ステップ４−４）。これにより、図１１に示すようなリファレンスデータが作成され格納部４４に格納される。ここで、第１および第２位置の電位差の代わりに第１および第２位置の電位をそのままリファレンスデータとして格納部４２に格納することも可能である。

このようにリファレンスデータが作成された後に、このＬＥＤ照明システムが通常運転されると、前記プログラムにより制御部４３が短絡異常検出を行い、その結果を制御部４３が表示部４７に表示させ、又は、その結果を示す信号を制御部４３が外部に送信する。
この短絡異常検出は、通常運転時の各ＬＥＤユニット５０について、第１および第２位置の実測電位差をリファレンスデータにおける基準電位差と比較し、実測電位差と基準電位差とのひらきが第２実施形態と同様に第１の閾値、第２の閾値、および第３の閾値に対しどの位置にあるかを判断し、これによりＬＥＤの短絡の有無や状態を検出する。本実施形態では、実測電位差および基準電位差の一方を温度補償したものと他方とのひらきを第１〜第３の閾値を比較し短絡異常の判断を行う。なお、複数のＬＥＤユニット５０にそれぞれリファレンスデータが準備されている。

例えば、リファレンスデータの基準電位差と対応付けられた温度と実測電位差の測定時における温度センサ４９の測定結果との温度差に所定の係数又は所定の温度補償演算式を適用し、電位差補正値を求め、当該電位差補正値を実測電位差および基準電位差の一方に適用した上で、第１〜第３の閾値との比較を行う。
上記所定の係数としてはＬＥＤの品種により決まる温度係数を用いることが可能である。この係数は、複数のＬＥＤ５１の温度特性を測定し、その測定した温度特性の平均値を用いるものである。
この実施形態の場合、工場等の広い空間に配置されるＬＥＤ照明システムの接続コードの抵抗や、ＬＥＤの電圧降下の製造要因ばらつきに加え、各ＬＥＤ５１の温度特性も考慮された短絡検出を行うことが可能となる。

なお、第４実施形態に係るＬＥＤ照明システムにおいて、短絡検出装置４の第１検出要素を省くことも可能である。
この場合でも、電力供給ユニット６と照明装置本体５とを、実際に設置する設置場所で電力供給する接続コード３で接続した状態で、トリガー入力部４６のボタンが操作されると、前記プログラムにより制御部４３がリファレンスデータ作成処理を行う。

リファレンスデータ作成処理は、第４実施形態と同様に上記のトリガー信号を受信した後（ステップ５−１）、所定のデューティー比の電力を電力供給ユニット６が各ＬＥＤユニット５０に供給するように調光入力部６３を制御して各ＬＥＤユニット５０をリファレンス測定用に点灯させ（ステップ５−２）、この状態で各検出要素４２により検出される第２位置の電位（基準電位）を制御部４３が受付けて格納部４４に格納すると共に（ステップ５−３）、その際の温度センサ４９の測定結果もその基準電位と対応させて格納部４４に格納する（ステップ５−４）。これによりリファレンスデータが作成され格納部４４に格納される。

このようにリファレンスデータが作成された後に、このＬＥＤ照明システムが通常運転されると、前記プログラムにより制御部４３が短絡異常検出を行い、その結果を制御部４３が表示部４７に表示させ、又は、その結果を示す信号を制御部４３が外部に送信する。
この短絡異常検出は、通常運転時の各ＬＥＤユニット５０について、第２位置の実測電位をリファレンスデータの基準電位と比較し、実測電位と基準電位とのひらきが閾値に対しどの位置にあるかを判断し、これによりＬＥＤの短絡の有無や状態を検出する。

前記閾値は、各ＬＥＤユニット１０のリファレンスデータに基づいて、各ＬＥＤユニット１０について設定されている。
この場合でも、工場等の広い空間に配置されるＬＥＤ照明システムの接続コードの抵抗や、ＬＥＤの電圧降下の製造要因ばらつきが考慮された短絡検出を行うことができる。

なお、前記第１、第２、および第４実施形態では、ＬＥＤユニットごとに第１の電位を測定するものを示したが、各ＬＥＤユニットのうち１つだけ第１の電位を測定し、当該第１の電位を他のＬＥＤユニットの第１の電位としても用いることが可能である。
また、前記各実施形態では、各ＬＥＤユニットを定電流回路を用いて調光するものやＰＷＭ制御を用いて調光するものを示したが、他の方法で定電流制御や定電圧制御する場合であっても、前記各実施形態に示した技術や、それと同等な技術により、上記のようにＬＥＤの短絡検知を行うことが可能である。

１…照明装置本体、２…電療供給ユニット、３…接続コード、４…短絡検出装置、１０…ＬＥＤユニット、１１…ＬＥＤ、１３…高電位側入力端子、１４…低電位側入力端子、２１…高電位側端子、２２…低電位側端子、２３…調光入力部、２４…定電流回路、４１…第１検出要素、４２…第２検出要素、４３…制御部、４４…格納部、４５…調光値入力部、４６…トリガー入力部、４７…表示部、４８…順次接続回路、４９…温度センサ

Claims

直列に接続された複数のＬＥＤを有するＬＥＤユニットを備えたＬＥＤ照明システムにおいて短絡異常を検出するＬＥＤ照明システムの短絡異常検出方法であって、
前記ＬＥＤ照明システムは、前記ＬＥＤユニットを有する照明部と、前記照明部の前記ＬＥＤユニットに駆動電力を供給するための電力供給部とを備えるものであり、
この短絡異常検出方法は、
前記電力供給部と前記照明部とをこれらを実際に設置する設置場所において接続した後に、コンピュータである制御部が当該制御部に接続されたトリガー入力部からのトリガー信号を受信し、前記トリガー信号を受信した前記制御部が前記ＬＥＤユニットをリファレンス測定用に所定の点灯状態で点灯させると共に、前記ＬＥＤユニットにおける第１位置の電位と、前記ＬＥＤユニットにおける前記第１位置よりも電位が低い第２位置の電位に基づくリファレンスデータを作成し格納部に格納するリファレンスデータ設定ステップと、
前記ＬＥＤ照明システムの運転時に、前記制御部が、前記第１位置および前記第２位置の電位又は当該両電位の差を前記リファレンスデータ設定ステップで格納された前記リファレンスデータと比較することにより、前記ＬＥＤユニットにおける１つ又は複数のＬＥＤの短絡を検出する短絡検出ステップと
を有するＬＥＤ照明システムの短絡異常検出方法。
直列に接続された複数のＬＥＤを有するＬＥＤユニットを備えたＬＥＤ照明システムにおいて短絡異常を検出するＬＥＤ照明システムの短絡異常検出方法であって、
前記ＬＥＤ照明システムは、前記ＬＥＤユニットを有する照明部と、前記照明部の前記ＬＥＤユニットに駆動電力を供給するための電力供給部とを備えるものであり、
この短絡異常検出方法は、
前記電力供給部と前記照明部とをこれらを実際に設置する設置場所において接続した後に、コンピュータである制御部が当該制御部に接続されたトリガー入力部からのトリガー信号を受信し、前記トリガー信号を受信した前記制御部が前記ＬＥＤユニットをリファレンス測定用に所定の点灯状態で点灯させると共に、前記ＬＥＤユニットの低電位側に接続された検出手段によって検出される電位に基づくリファレンスデータを作成し格納部に格納するリファレンスデータ設定ステップと、
前記ＬＥＤ照明システムの運転時に、前記制御部が、前記検出手段によって検出された電位を前記リファレンスデータ設定ステップで格納された前記リファレンスデータと比較することにより、前記ＬＥＤユニットにおける１つ又は複数のＬＥＤの短絡を検出する短絡検出ステップと
を有するＬＥＤ照明システムの短絡異常検出方法。
直列に接続された複数のＬＥＤを有するＬＥＤユニットを備えたＬＥＤ照明システムにおいて短絡異常を検出するＬＥＤ照明システムの短絡異常検出装置であって、
前記ＬＥＤ照明システムは、前記ＬＥＤユニットを有する照明部と、前記照明部の前記ＬＥＤユニットに駆動電力を供給するための電力供給部とを備えるものであり、
この短絡異常検出装置は、
前記ＬＥＤユニットの第１位置の電位を検出するための第１検出手段と、
前記ＬＥＤユニットにおいて前記第１位置よりも電位が低い第２位置の電位を検出するための第２検出手段と、
前記電力供給部と前記照明部とをこれらを実際に設置する設置場所において接続した後に、トリガー入力部からのトリガー信号を受信すると、前記ＬＥＤユニットをリファレンス測定用に所定の点灯状態で点灯させると共に、前記第１検出手段により検出される電位および前記第２検出手段により検出される電位に基づくリファレンスデータを作成し格納部に格納するリファレンスデータ設定手段と、
前記ＬＥＤ照明システムの運転時に前記第１および第２検出手段により検出される電位又は当該両電位の差を前記リファレンスデータ設定手段により格納されている前記リファレンスデータと比較することにより、前記ＬＥＤユニットにおける１つ又は複数のＬＥＤの短絡を検出する短絡検出手段と
を備えるＬＥＤ照明システムの短絡異常検出装置。
直列に接続された複数のＬＥＤを有するＬＥＤユニットを備えたＬＥＤ照明システムにおいて短絡異常を検出するＬＥＤ照明システムの短絡異常検出装置であって、
前記ＬＥＤ照明システムは、前記ＬＥＤユニットを有する照明部と、前記照明部の前記ＬＥＤユニットに駆動電力を供給するための電力供給部とを備えるものであり、
この短絡異常検出装置は、
前記ＬＥＤユニットの低電位側に接続されその位置の電位を検出するための検出手段と、
前記電力供給部と前記照明部とをこれらを実際に設置する設置場所において接続した後に、トリガー入力部からのトリガー信号を受信すると、前記ＬＥＤユニットをリファレンス測定用に所定の点灯状態で点灯させると共に、前記検出手段により検出される電位に基づくリファレンスデータを作成し格納部に格納するリファレンスデータ設定手段と、
前記ＬＥＤ照明システムの運転時に前記検出手段により検出される電位を前記リファレンスデータ設定手段により格納されている前記リファレンスデータと比較することにより、前記ＬＥＤユニットにおける１つ又は複数のＬＥＤの短絡を検出する短絡検出手段と
を備えるＬＥＤ照明システムの短絡異常検出装置。