KR20040105596A

KR20040105596A - 조명 장치

Info

Publication number: KR20040105596A
Application number: KR1020040041221A
Authority: KR
Inventors: 도요타마코토; 나카오히토시; 후쿠나가야스히코
Original assignee: 가부시키가이샤 모리텍스
Priority date: 2003-06-09
Filing date: 2004-06-07
Publication date: 2004-12-16
Also published as: US20040246742A1; CN100518425C; KR101024853B1; JP4167131B2; US7144130B2; JP2004363061A; CN1575081A

Abstract

조명광의 색 온도를 자유롭게 설정할 수 있고, 설정후는, 그 색 온도를 유지한 채 밝기를 간단하게 조정할 수 있도록 한다.

구동 전류(I_R, I_G, I_B)에 비례한 광량으로 점등되는 각 색LED(2R, 2G, 2B)를 접속한 각각의 색 온도 설정 회로(10R, 10G, 10B)에 대하여, 조명광의 광량을 가변조정하는 조광 전압(V_C)을 조광회로(11)로부터 동일하게 공급하고, 각각의 색 온도 설정 회로(10R, 10G, 10B)의 색 온도 설정기(12)로, 조광 전압(V_C)에 대해 제어전압(V_R, V_G, V_B)을 소정의 비율로 조정하고, 정전류 회로(13)에서 제어전압(V_R, V_G, V_B)에 따른 구동 전류(I_R, I_G, I_B)를 각 LED(2R, 2G, 2B)에 대해 출력하도록 했다.

Description

조명 장치{ILLUMINATION DEVICE}

본 발명은, 구동 전류에 비례한 광량으로 점등되는 RGB의 각 색 LED(발광다이오드)를 발광시켜서 임의의 색 온도의 조명광을 조사하는 조명 장치에 관한 것이다.

최근의 제조라인에서는, 동일 라인에 복수 종류의 워크가 동시에 흐를때에 도래하는 워크의 종류를 판별하거나, 워크의 품질을 검사하거나 하기 위해서 화상처리 기술이 한창 사용되고 있다.

화상처리를 행하는 경우에, 조명 장치에 의해 워크에 대해 적절한 조명광을 조사하고, CCD 카메라 등의 촬상장치에 의해 그 워크의 화상을 받아 들이도록 하고 있는데, 조명광의 선택은 매우 중요하여, 워크의 색이나 표면성상에 따라 최적의 색 및 광량으로 설정해 둘 필요가 있다.

예를 들면, 반도체 웨이퍼·LCD 전극·금속 가공·표면실장 납땜 패턴·블리스터 팩·알루미늄박 포장 등과 같이 광택이 있는 워크를 백색광으로 조명하면, 그 반사광이 촬상된 화상에 옮겨 들어가 버리기 때문에 화상처리의 정밀도가 저하되고, 또한 감열 수지나 자외선 광경화 수지로 덮힌 워크에 적외광이나 자외광을 포함하는 조명광을 조사하면 감광된다.

또, 상기한 화상처리의 분야 뿐만아니라, 점포조명이나 쇼윈도의 라이팅 디자인에서 임의의 색의 광을 조사할 수 있는 조명 장치가 요망되고 있고, 이 때문에, RGB의 삼원색의 LED를 사용한 조명 장치가 제안되어 있다(비특허문헌 1참조).

(비특허문헌 1) http://www.ccs-inc.co.jp/cgi-gin/hp.cgi?menu=102-111-02j

이것은, 도 3에 도시하는 바와 같이 출사광축(X_w)상에 3장의 반투명경(41R, 41G, 41B)이 배치되는 동시에, 각각의 미러광축(X_R, X_G, X_B)상에 RGB의 LED(42R, 42G, 42B)가 배치되고, 각 LED(42R, 42G, 42B)에 각각의 광량을 자유롭게 설정할 수 있는 조광(調光) 회로(43R, 43G, 43B)가 접속되어 있다.

이것에 의하면, 각 LED(42R, 42G, 42B)로부터 조사된 광은, 미러광축(X_R, X_G, X_B)을 통과하여 반투명경(41R, 41G, 41B)으로 반사되고, 입사광축(X_w)상에서 혼합되어, 광출사단(44)으로부터 출력된다.

이 때, 조광회로(43R, 43G, 43B)에 의해 각각의 LED(42R, 42G, 42B)를 임의의 광량으로 발광시킬 수 있으므로, 각각을 동일한 광량으로 조사시키면 백색이 되어, 광량비를 변화시킴으로써 색 온도를 임의로 설정하여 광을 조사시킬 수 있다.

그렇지만, 이 경우에, 광출사단(44)으로부터 조사되는 광의 색 온도를 설정한 후, 그 색 온도를 유지한 채 밝기를 증감하는 것은 곤란했다.

즉, LED는 일반적으로, 도 4에 도시하는 바와 같이, 색마다 전압-광량 특성이 색마다 상이할 뿐만아니라, 동일한 색의 LED라도 일정하지는 않으므로, 각각 공급하는 전압을 동일하게 변화시켜도, 색 온도를 일정하게 유지할 수 없다.

이 때문에, 종래는, 분광 광도계 등을 사용하여, 조사광에 포함되는 각 파장성분의 강도를 측정하면서, 각각 조정하지 않을 수 없어, 그 조정 작업이 극히 번거롭다는 문제가 있었다.

그래서 본 발명은, 조명광의 색 온도를 설정한 후는, 그 색 온도를 유지한 채, 밝기를 간단하게 조정할 수 있도록 하는 것을 기술적 과제로 하고 있다.

도 1은 본 발명에 관계되는 조명 장치의 개략적인 구성을 도시하는 설명도,

도 2는 LED의 구동 전류-광량 특성을 나타내는 그래프,

도 3은 종래의 조명 장치를 도시하는 설명도,

도 4는 LED의 전압-광량 특성을 나타내는 그래프이다.

(부호의 설명)

1 조명 장치 2R, 2G, 2B LED

3 광원부 4 제어부

5 번들 파이버 6 광파이버

7R, 7G, 7B 광입사단 8 광출사단

10R, 10G, 10B 색 온도 설정 회로

11 조광회로 12 색 온도 설정기

13 정전류 회로 14 내부 정전압 전원

15 스위치

이 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은, 구동 전류에 비례한 광량으로 점등되는 RGB의 각 색LED를 발광시켜서 임의의 색 온도의 조명광을 조사하는 조명 장치로서, 각 LED를 접속한 색 온도 설정 회로와, 각각의 색 온도 설정 회로에 대하여, 조명광의 광량을 가변 조정하는 광량 전압을 동일하게 공급하는 조광회로를 구비하고, 상기 색 온도 설정 회로는, 상기 조광전압에 대해 제어전압을 소정의 비율로 조정하여 출력하는 색 온도 설정기와, 제어전압에 따른 구동 전류를 각 LED에 대해 출력하는 정전류 회로를 구비하고, 상기 각 LED의 조사광을 혼합하는 번들 파이버의 광입사단이 LED의 수에 따라 분기 형성되고, 그 광출사단에서 각각의 광파이버가 랜덤하게 묶여져 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 각 LED에 접속된 각각의 색 온도 설정 회로에 대하여, 조광회로로부터 조명광의 광량을 가변 조정하는 조광 전압이 동일하게 공급된다. 즉 각각의 색 온도 설정 설정 회로에 대하여 동일한 전압값의 조광 전압이 공급된다.

각각의 색 온도 설정 회로에 입력된 조광 전압은, 색 온도 설정기에 의해 소정의 비율의 전압값으로 조정된 제어전압으로서 출력되고, 제어전압에 따른 구동 전류가 정전류 회로로부터 각 LED에 대해 출력된다.

일반적으로, LED의 광량은 구동 전류에 비례하고, 구동 전류는 정전류 회로에 입력되는 제어전압에 의해 결정되므로, 본 발명에서는 각 LED의 광량을 제어전압으로 컨트롤 할 수 있다.

제어전압은, 색 온도 설정기에 입력되는 조광 전압과, 색 온도 설정기로 설정된 비율에 의해 정해지므로, 조광 전압과 제어전압의 비율을 색 온도 설정기로 임의로 설정함으로써 개개의 LED의 광량비를 설정할 수 있고, 이 상태에서 조광 전압을 증감시키면 개개의 LED의 광량비를 일정하게 유지한 채, 전체의 밝기가 컨트롤 된다.

그리고, 각 LED의 조사광을 안내하는 번들 파이버는, 그 광입사단이 LED의 수에 따라 분기 형성되고, 그 광출사단에서 각각의 광파이버가 랜덤하게 묶여져 있으므로, 각 광입사단으로부터 입사된 각 색의 광은, 각각의 광파이버에 안내되어서, 광출사단으로부터 출사될 때에 균일하게 혼합되어서 조사된다.

(발명의 실시형태)

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 기초하여 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명에 관계되는 조명 장치의 개략적인 구성을 도시하는 설명도, 도 2는 LED의 구동 전류-광량 특성을 나타내는 그래프이다.

도 1에 도시하는 조명 장치(1)는, RGB의 각 색LED(발광다이오드)(2R, 2G, 2B)를 발광시켜서 임의의 색 온도의 조명광을 조사하는 것으로, LED(2R, 2G, 2B)를 배치한 광원부(3)와, 조명광의 색 온도 및 밝기를 컨트롤하는 제어부(4)로 이루어진다.

광원부(3)에는, 각 색LED(2R, 2G, 2B)가 병렬 설치되는 동시에, 각 색의 조사광을 혼합하는 번들 파이버(5)가 배치되어 있다.

번들 파이버(5)는 다수의 광파이버(6…)가 묶여져서 형성되고, 그 광입사단(7R, 7G, 7B)이 LED(2R, 2G, 2B)의 수에 따라 분기 형성되고, 그 광출사단(8)에서 각각의 광파이버가 랜덤하게 묶여져서 형성되어 있다.

제어부(4)는, 각 색의 LED(2R, 2G, 2B)를 접속한 색 온도 설정 회로(10R, 10G, 10B)와, 각각의 색 온도 설정 회로(10R, 10G, 10B)에 대하여, 조명광의 광량을 가변 조정하는 조광 전압(Vc)을 동일하게 공급하는 조광회로(11)를 구비하고 있다.

일반적으로, LED(2R, 2G, 2B)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 정격이 동일하면, 구동 전류(I_R, I_G, I_B)에 비례한 광량으로 점등되어, 구동 전류-광량 특성은 모두 동일하므로, 구동 전류(I_R, I_G, I_B)를 제어함으로써 개개의 LED(2R, 2G, 2B) 마다 광량을 조정할 수 있다.

그래서, 색 온도 설정 회로(10R, 10G, 10B)는, 조광 전압(V_C)에 대해 제어전압(V_R, V_G, V_B)을 소정의 비율로 조정하여 출력하는 색 온도 설정기(12)와, 제어전압(V_R, V_G, V_B)에 따른 구동 전류(I_R, I_G, I_B)를 각 LED(2R, 2G, 2B)에 대해 출력하는 정전류 회로(13)를 구비하고 있고, 제어전압(V_R, V_G, V_B)의 비율을 조정함으로써, 구동 전류(I_R, I_G, I_B)를 각 LED(2R, 2G, 2B)마다 조정할 수 있게 되어 있다.

또, 색 온도 설정 회로(10R, 10G, 10B)는, 색 온도 설정기(12)에 대하여, 외부로부터 공급되는 조광 전압(V_C)과, 내부 정전압 전원(14)의 기준 전압(V₀)을 전환하여 공급하는 스위치(15)가 설치되어 있다.

색 온도 설정기(12)에서는, 스위치(15)에 의해 전환하여 공급되는 조광 전압(V_C) 또는 기준전압(V₀)에 대해, 색 온도 설정기(12)의 가변저항기 등에 의해 제어전압(V_R, V_G, V_B)의 비율을 설정할 수 있게 되어 있다.

또한, 색 온도 설정 회로(10R, 10G, 10B)에는, 조광 전압(V_C)의 입력 단자(16in)와, 입력된 조광 전압(V_C)을 버퍼(17)를 통하여 감쇠시키지 않고 그대로 출력하는 출력 단자(16out)가 형성되고, 어느 하나의 색 온도 설정 회로(10R, 10G, 10B)의 입력 단자(16in)에 조광회로(11)를 접속하고, 다음은, 색 온도 설정 회로(10R, 10G, 10B)의 출력 단자(16out)와 입력 단자(16in) 상호간을 접속하면, 모든 색 온도 설정 회로(10R, 10G, 10B)에 일정한 조광 전압이 공급된다.

이상이 본 발명의 1구성예이며, 다음에 작용을 설명한다.

각 색LED(2R, 2G, 2B)는, 구동 전류-광량 특성은 모두 동일하여, 구동 전류(I_R, I_G, I_B)에 비례한 광량으로 발광된다.

그래서, 우선, 각각의 색 온도 설정 회로(10R, 10G, 10B)의 스위치(15)를 내부 정전압 전원(14)측에 전환함으로써, 기준전압(V₀)에 대해, 색 온도 설정기(12)의 가변저항기로 제어전압(V_R, V_G, V_B)의 비율을 설정한다.

예를 들면, 백색광으로 발광시키는 경우에는, 제어전압/기준전압=V_R/V₀=V_G/V₀=V_B/V₀=C이 되도록 설정하면, 각 정전류 회로(13)로부터 출력되는 구동 전류(I_R=I_G=I_B)가 동일하게 된다. 따라서 각 LED(2R, 2G, 2B)로부터 RGB의 삼원색의 광이 동일한 광량으로 조사되어, 번들 파이버(5)를 통과하고, 그 광출사단(8)에서 혼합되어, 백색광이 되어 출사된다.

그 후 스위치(15)를 조광회로(11)측으로 전환하고, 조광 전압(V_C)을 조정하면, 백색광인채로 밝기를 바꿀 수 있다.

또, 적색의 광량비를 높게 하는 경우는, 색 온도 설정 회로(10R, 10G, 10B)에 의해, 적색의 제어전압/기준전압=V_R/V₀이 높아지도록 설정하면, 색 온도 설정 회로(10R)의 정전류 회로(13)로부터 출력되는 구동 전류(I_R)가 높아진다. 따라서, LED2R의 광량이 다른 LED2G, 2B의 광량에 비해 높아지고, 번들 파이버(5)를 통과하여, 그 광출사단(8)에서 혼합되어, 적색의 광량비가 높은 광이 되어 출사된다.

그 후에 스위치(15)를 조광회로(11)측에 전환하여, 조광 전압(V_C)을 조정하면, 적색의 광량비를 높게 유지한 채, 광의 밝기를 바꿀 수 있다.

이상 기술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 구동 전류에 비례한 광량으로 점등되는 RGB의 각 LED에 접속된 색 온도 설정 회로에 의해, 조광 전압에 대한 구동 전류의 강도를 설정할 수 있고, 조광회로에 의해 각각의 색 온도 설정 회로와 동일하게 공급되는 조광 전압을 가변 조정할 수 있으므로, 색 온도 설정 회로에서 RGB의 각 LED의 광량비를 결정함으로써, 조명광의 색 온도를 임의로 설정할 수 있고,그 후에 조광회로로부터 공급하는 조광 전압을 증감함으로써 조명광의 색 온도(광량비)를 일정하게 유지한 채 밝기를 조정할 수 있다는 대단히 우수한 효과를 달성한다.

Claims

RGB의 각 색LED를 발광시켜서 임의의 색 온도의 조명광을 조사하는 조명 장치로서,

구동 전류에 비례한 광량으로 점등되는 각 색LED를 접속한 색 온도 설정 회로와, 각각의 색 온도 설정 회로에 대하여, 조명광의 광량을 가변조정하는 조광 전압을 동일하게 공급하는 조광회로를 구비하고,

상기 색 온도 설정 회로는, 상기 조광전압에 대해 제어전압을 소정의 비율로 조정하여 출력하는 색 온도 설정기와, 제어전압에 따른 구동 전류를 각 LED에 대해 출력하는 정전류 회로를 구비하고,

상기 각 LED의 조사광을 혼합하는 번들 파이버의 광입사단이 LED의 수에 따라서 분기 형성되고, 그 광출사단에서 각각의 광파이버가 랜덤하게 묶여져 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
RGB의 각 색LED를 발광시켜서 임의의 색 온도의 조명광을 조사하는 조명 장치로서,

구동 전류에 비례한 광량으로 점등되는 각 색LED를 접속한 색 온도 설정 회로와, 각각의 색 온도 설정 회로에 대하여, 조명광의 광량을 가변조정하는 조광 전압을 동일하게 공급하는 조광회로를 구비하고,

상기 색 온도 설정 회로는, 상기 조광전압에 대해 제어전압을 소정의 비율로조정하여 출력하는 색 온도 설정기와, 제어전압에 따른 구동 전류를 각 LED에 대해 출력하는 정전류 회로를 구비한 것을 특징으로 하는 조명 장치.
RGB의 각 색LED를 발광시켜서 임의의 색 온도의 조명광을 조사하는 조명 장치로서,

상기 각 LED의 조사광을 혼합하는 번들 파이버가 배치되는 동시에, 그 광입사단이 LED의 수에 따라 분기 형성되고, 그 광출사단에서 각각의 광파이버가 랜덤하게 묶여져 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.