WO2017090695A1 - 照明装置 - Google Patents

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WO2017090695A1
WO2017090695A1 PCT/JP2016/084860 JP2016084860W WO2017090695A1 WO 2017090695 A1 WO2017090695 A1 WO 2017090695A1 JP 2016084860 W JP2016084860 W JP 2016084860W WO 2017090695 A1 WO2017090695 A1 WO 2017090695A1
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potential
led
unit
current
resistor
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PCT/JP2016/084860
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English (en)
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Inventor
孚 出島
Original Assignee
株式会社アイテックシステム
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10—Controlling the light source
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof

Definitions

  • the present invention relates to a lighting device that performs dimming of an LED using a constant current circuit.
  • an object to be inspected is illuminated by an illumination device having a plurality of LEDs, and the illumination position is imaged by an area sensor such as a camera or a line sensor, and a manufactured product is inspected using the imaging result.
  • an area sensor such as a camera or a line sensor
  • a manufactured product is inspected using the imaging result.
  • the LED of the lighting device is continuously turned on, but also the LED is turned on only when the manufactured product enters the angle of view of the sensor.
  • the LED lighting device For this reason, it is necessary to turn on the LED of the lighting device only when the manufactured product enters the angle of view of the sensor, and it is not uncommon for the LED lighting time to be as short as possible. In addition, it is desirable to obtain the desired light intensity immediately after starting the control for lighting the LED, and it is desirable that the light intensity is stable while the LED is lighted.
  • a moving object can be captured as a still image without using the shutter of the camera (sensor).
  • Such usage is useful when the shutter speed of the camera is insufficient, etc., and in order to improve the quality of the captured image, obtain the ON / OFF speed of the illumination device and the desired light intensity. This is very important.
  • constant voltage control and constant current control are known as the main dimming control methods of LEDs. Since an LED is an element whose amount of light changes depending on the amount of current flowing, constant current control is more suitable for obtaining a desired light intensity than constant voltage control.
  • the constant current circuit has an operational amplifier and a field effect transistor (FET) whose gate terminal is connected to the output terminal of the operational amplifier, a current detection resistor is connected to the source terminal of the FET, and an LED is connected to the drain terminal of the FET.
  • FET field effect transistor
  • the inverting input terminal of the operational amplifier is connected to the high potential side of the current detection resistor, and the reference potential (control signal) is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier.
  • the operational amplifier of this constant current circuit functions so that the potential of the inverting input terminal follows the reference potential input to the non-inverting input terminal. For this reason, a current proportional to the reference potential flows through the current detection resistor, and an approximately equal current flows through the LED unit.
  • the constant current control can supply a current corresponding to the voltage applied to the current detection resistor to the LED unit. Therefore, the constant current control is superior to the constant voltage control in lighting the LED with a target light intensity.
  • the potential of the low potential end of the current detection resistor that is, the ground potential is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier
  • the potential of the high potential end of the current detection resistor becomes the ground potential
  • the voltage applied to the current detection resistor becomes zero, and the LED unit is turned off.
  • the ground potential supplies a stable potential
  • setting the low potential side of the current detection resistor to the ground potential is advantageous for accurate current control by the constant current circuit, and the non-operation of the operational amplifier.
  • Inputting a ground potential to the inverting input terminal is advantageous for reliably stopping the current flowing through the LED unit.
  • the constant current circuit stops. When the constant current circuit is stopped once, it takes time to operate again, and the current control immediately after being operated again may vary slightly.
  • the LED unit when the LED unit is turned on only when the manufactured product enters the angle of view of the sensor and the LED unit is turned off in other cases, the manufactured product is turned on to obtain the desired light intensity.
  • the operation of the constant current circuit must be started a long time before the sensor enters the angle of view of the sensor. For this reason, it is necessary to flow a large current to the LED unit during a period other than the period when light from the LED is necessary, which leads to undesirable results in power consumption, heat generation of the lighting device, and the like.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and can increase the time required to obtain a desired illuminance by starting control for lighting the LED unit without increasing the power consumption.
  • An object is to provide an apparatus.
  • the LED lighting device controls a plurality of LEDs connected in series or an LED unit having a single LED, and a current connected to the LED unit and supplied to the LED unit.
  • a constant current circuit, and the constant current circuit includes an operational amplifier having a first input terminal to which a reference potential is input and a second input terminal to which a comparison potential is input.
  • a bypass resistor element connected in parallel to the first resistor, and a feedback line that connects a high potential side of the current detection resistor for the constant current circuit and the second input terminal and has a predetermined resistance value,
  • the bypass resistor element connected in parallel with the LED unit, the feedback line having a predetermined resistance value and connecting between the high potential side of the current detection resistor and the second input terminal of the operational amplifier,
  • the low potential end of the current detection resistor is grounded in order to accurately control the current by the constant current circuit, and the first input terminal of the operational amplifier is grounded to reliably stop the current flowing through the LED unit.
  • the potential at the high potential end of the current detection resistor is increased by the amount of minute current flowing through the feedback line, the minute current flows through the current detection resistor by that amount, and substantially the same current flows through the FET. This current flows through the bypass resistor but not through the LED. That is, the LED unit can be turned off without stopping the constant current circuit.
  • an LED lighting device adjustment method comprising: adjusting an amount of a minute current flowing through the bypass resistance element when the LED unit of the LED lighting device is turned off.
  • the LED lighting device includes an adjustment line having one end connected to the second input terminal side of the feedback line, an adjustment resistor provided in the adjustment line, and the other end of the adjustment line. And a potential adjusting means for adjusting the potential at the other end of the adjustment line, and a measuring means for measuring a potential difference between both ends of the bypass resistance element, or an amount of current flowing through the bypass resistance element or the current detection resistor.
  • the potential difference affects the potential on the high potential side of the current detection resistor, that is, the current value flowing through the bypass resistor element when the reference potential for turning off the LED unit is input to the first input terminal of the operational amplifier.
  • the present invention it is possible to shorten the time until the desired illuminance is obtained by starting the control for lighting the LED unit without increasing the power consumption.
  • this lighting device controls a plurality of LED units 10 each having a plurality of LEDs 11 connected in series, and a current supplied to each LED unit 10 connected to each LED unit 10.
  • the auxiliary DC power supply device 50 and a plurality of bypass resistors 60 connected in parallel with each LED unit 10 are provided.
  • This illumination device is installed, for example, in the inspection process of a manufactured product, and turns on the LED unit 10 only when the manufactured product enters the angle of view of the sensor.
  • the dimming input unit 40 may send a dimming value from an operation unit operated by hand to a non-inverting input terminal 21a to be described later, and a digital signal for dimming input from the outside is D / A. It may be a signal input section that converts and sends it to the non-inverting input terminal 21a, or may have both of them.
  • a plurality of LED units 10 are arranged in the lighting device body 1, and the constant current circuit 20, the DC power supply device 30, the dimming input unit 40, the auxiliary DC power supply device 50, and the bypass resistor 60 are included in the power supply unit. 2, the lighting device body 1 and the power supply unit 2 are connected by a connection cable 3.
  • the bypass resistor 60 preferably has a large resistance value of several hundred ⁇ or more, more preferably a resistance value of several thousand ⁇ or more, and is 5 k ⁇ in this embodiment.
  • the DC power supply 30 supplies, for example, a voltage of about +42 to 45 V from the high potential side, and supplies the ground potential (0 V) from the low potential side.
  • the auxiliary DC power supply device 50 supplies, for example, a voltage of +5 V from the high potential side and supplies a voltage of ⁇ 5 V from the low potential side.
  • the constant current circuit 20 includes an operational amplifier 21, a transistor 22 connected to the output terminal 21 c of the operational amplifier 21, an inverting input terminal (second input terminal) 21 b of the operational amplifier 21, and a high potential of the current detection resistor 70 for the constant current circuit 20. And a feedback line 23 connecting the sides.
  • the non-inverting input terminal (first input terminal) 21a of the operational amplifier 21 is configured to receive a reference potential from the dimming input unit 40, and the feedback line 23 is provided with a resistor 23a.
  • the inverting input terminal 21b of the operational amplifier is connected to the low potential side ( ⁇ 5V) of the auxiliary DC power supply device 50 through a bias current supply line 24 having a bias current supply resistor 24a.
  • the transistor 22 is a field effect transistor (FET), but other transistors may be used.
  • the resistor 23a has a resistance value of several tens of ⁇ or more, preferably has a resistance value of several hundred ⁇ or more, more preferably has a resistance value of several thousand ⁇ or more, and is approximately 1 k ⁇ in this embodiment.
  • the bias current supply resistor 24a has a resistance value corresponding to the resistor 23a, and is approximately 300 k ⁇ in this embodiment.
  • the non-inverting input terminal 21a of the operational amplifier 21 is connected to the dimming input unit 40 via the switch SW, and the switch SW switches the connection destination of the non-inverting input terminal 21a to the dimming input unit 40 or the ground potential (0 V). It is configured. It is also possible to perform the same switching by changing the signal from the dimming input unit 40 to 0V without using the switch SW.
  • the constant current circuit 20 is set to flow a maximum current of, for example, 400 mA to the corresponding LED unit 10.
  • the voltage drop of the LED unit 10 is about 40V, for example.
  • the voltage drop per LED is about 3V.
  • the current detection resistor 70 has a resistance value of several ⁇ , for example, and has a resistance value of 3.3 ⁇ in this embodiment. That is, when a current of 400 mA flows through the LED unit 10, a current of 5 mA corresponding to the voltage 40 V across the bypass resistor 60 flows. For this reason, a current of about 405 mA flows through the current detection resistor 70, and the potential at the high potential end of the current detection resistor 70 is about 1.34V.
  • the high potential end of the current detection resistor 70 is connected to the low potential side ( ⁇ 5 V) of the auxiliary DC power supply 50 through the resistor 23 a of the feedback line 23 and the bias current supply resistor 24 a of the bias current supply line 24. Therefore, the potential of the inverting input terminal 21b of the operational amplifier 21 is about 1.32V. That is, in order to flow a current of 400 mA to the LED unit 10, it is necessary to input a reference potential of about 1.33 V to the non-inverting input terminal 21 a of the operational amplifier 21, and the reference potential is input from the dimming input unit 40. It is set to be. That is, the reference potential of each dimming value is a potential that takes into account the voltage drop of the resistor 23a.
  • the LED unit 10 when the LED unit 10 is lit at a predetermined dimming value, the non-inverting input terminal 21a of the operational amplifier 21 is switched to the ground potential (0 V) by the switch SW, the LED unit 10 is turned off, and then the LED unit is again turned on.
  • This switching is performed, for example, to turn on the LED unit 10 when the product enters the angle of view of the sensor and to turn off the LED unit 10 when the product goes out of the angle of view of the sensor.
  • each LED 11 of the LED unit 10 is not substantially energized, but a current of several mA flows through the bypass resistor 60, and the current detection resistor 70 and the resistance of the feedback line 23 A minute current corresponding to each resistance value flows through the bias current supply resistor 24a of the bias current supply line 24a.
  • a minute current corresponding to the minute current flowing through the resistor 23a of the feedback line 23 flows through the current detection resistor 70. That is, when the non-inverting input terminal 21a of the operational amplifier 21 is connected to the ground potential (0V) by the switch SW, the potential of the inverting input terminal 21b of the operational amplifier 21 is also substantially 0V.
  • the high potential end of 70 is a potential calculated by (feedback minute current value) ⁇ (resistance value of the resistor 23 a), and a minute current corresponding to the potential flows to the current detection resistor 70 and also flows to the transistor 22.
  • the resistance value of the resistor 24a of the bias current supply line 24 is related to the feedback minute current and the resistor 23a. When the LED unit 10 is not lit by the switch SW, the resistance value of the feedback line 23 (non-operation of the operational amplifier 21).
  • the inverting input terminal 21a) is set to be substantially at the ground potential (0V).
  • the constant current circuit 20 supplies a minute current, that is, the constant current circuit 20 is not stopped.
  • the constant current circuit 20 can immediately supply a current corresponding to the reference potential to the LED unit 10.
  • the bias current supply line 24 and the resistor 24a When the non-inverting input terminal 21a of the operational amplifier 21 is switched to the ground potential (0V) by the switch SW without being provided, the high potential end of the current detection resistor 70 becomes the ground potential, and the constant current circuit 20 supplies the current. Stops due to no supply. Once the constant current circuit 20 is stopped, even if the switch SW is switched so that the reference potential is input from the dimming input unit 40 to the non-inverting input terminal 21a of the operational amplifier 21, the constant current circuit 20 is activated. Takes time. Further, it may take time for the current to stabilize after the operation state is reached.
  • the bypass resistor 60 connected in parallel with the LED unit 10, the high potential side of the current detection resistor 70, and the second input terminal 21 b of the operational amplifier 21 are connected. And a feedback line 23 having a predetermined resistance value.
  • the constant current circuit 20 causes the bypass resistor 60 to As current flows, a minute current also flows through the current detection resistor 70 and the feedback line 23. For this reason, even when the LED unit 10 is turned off, the potential at the high potential end of the current detection resistor 70 is kept slightly higher than the potential of the second input terminal 21b, and the constant current circuit 20 is not stopped.
  • the LED unit 10 can be turned off. For this reason, it is possible to shorten the time until the desired illuminance is obtained after the control for lighting the LED unit 10 is started without increasing the power consumption.
  • the lighting device of the present embodiment has a low potential side of the auxiliary DC power supply device 50 that has a potential lower than 0 V that is the potential on the second input terminal 21b side of the operational amplifier 21 and the low potential side of the current detection resistor 70 ( -5V), and a bias current supply resistor 24a provided on the bias current supply line 24. For this reason, when the switch 24d is switched to the ground potential (0 V) and the LED unit 10 is not lit, a small current can be surely passed by the bypass resistor 60 and the feedback resistor 23a.
  • the illumination device includes a plurality of LED units 10, a plurality of constant current circuits 20, a DC power supply device 30, a dimming input unit 40, an auxiliary DC power supply device 50, and a bypass similar to those in the first embodiment.
  • a resistor 60, a current detection resistor 70, a feedback line 23 having a resistor 23a, and a bias current supply line 24 having a bias current supply resistor 24a are provided.
  • a plurality of LED units 10 are arranged in the luminaire main body 1, and the constant current circuit 20, the DC power supply device 30, the dimming input unit 40, the auxiliary DC power supply device 50, And the bypass resistor 60 is disposed in the power supply unit 2, and the lighting device body 1 and the power supply unit 2 are connected by the connection cable 3.
  • the constant current circuit 20, the DC power supply device 30, the dimming input unit 40, the auxiliary DC power supply device 50, and a part of the bypass resistor 60 can be arranged in the lighting device main body 1, and all the components can be arranged in a single lighting device main body.
  • one end of the adjustment line 25 having the adjustment resistor 25a is connected to the connection portion of the feedback line 23 and the bias current supply line 24, that is, the inverting input terminal 21b, and the other end of the adjustment line 25 is the potential adjustment portion.
  • a digital potentiometer 26 In this embodiment, the digital potentiometer 26 can output a potential of 0 to 5V.
  • the digital potentiometer 26 and the trigger input unit 46 provided in the power supply unit 2 are respectively connected to a control unit 43 described later.
  • the switch SW is also connected to the control unit 43.
  • the trigger input unit 46 is a button disposed on the back of the main body box of the power supply unit 2, but the trigger input unit 46 receives a trigger signal from the outside and sends the trigger signal to the control unit 43. You may comprise so that it may transmit.
  • the first detection element 41 that detects the potential on the high potential side of each bypass resistor 60 (the potential at the first position), and the potential on the low potential side of each bypass resistor 60 (the potential at the second position).
  • a control unit 43 composed of a known microcomputer that receives the detection results of the respective detection elements 41, 42, and a storage unit 44 composed of a non-volatile memory such as a semiconductor memory.
  • the dimming input unit 40 is connected to the control unit 43, and is configured such that a dimming value digital signal of the dimming input unit 40 or a measured value of the actually flowing current is sent to the control unit 43.
  • an ammeter that measures an actual current flowing through each bypass resistor 60 and transmits the measured value to the control unit 43 is provided. Note that the potential on the high potential side of each bypass resistor 60 can be substituted with the potential on the high potential side of the DC power supply device 30 without providing the detection element 41.
  • control unit 43 and the storage unit 44 are configured in a microcomputer chip such as a single MCU (Microcontroller).
  • Each detection element 41, 42 may have wiring and an A / D converter for analog-digital conversion of the potential at each position and input to the control unit 43 as in this embodiment,
  • An electrometer with a wireless transmission function that analog-digital converts the potential of the position and transmits it to the control unit 43 may be used.
  • anything that can send the potential at each position to the control unit 43 is acceptable.
  • an external digital signal may be applied to the other end of the adjustment line 25 using a DA converter, thereby adjusting the potential of the other end of the adjustment line 25.
  • the control unit 43 operates based on a program stored in the storage unit 44, and specifically performs the following operations.
  • the control unit 43 causes the program to output the output potential of the digital potentiometer 26.
  • Make adjustments. You may comprise so that a trigger signal may be sent to the control part 43 from the trigger input part 46, when the electric power supply unit 2 and the illuminating device main body 1 are connected and predetermined time passes.
  • this adjustment operation is performed without connecting the power supply unit 2 and the lighting device body 1 with the connection cord 3. It is possible to carry out a single unit, and the adjustment operation can be performed more easily.
  • step 1-1 The adjustment of the output potential of the digital potentiometer 26 is performed when the above-described trigger signal is received (step 1-1), for example, when the power supply unit 2 is configured to perform dimming in multiple stages.
  • the control unit 43 changes the connection destination of the non-inverting input terminal 21a from the ground potential (0 V) to the dimming input unit 40 by the switch SW.
  • step 1-2 After each LED unit 10 is turned on (step 1-2), the connection destination of the non-inverting input terminal 21a is switched to the ground potential (0 V) by the switch SW (step 1-3). Note that step 1-3 may be directly performed without performing step 1-2.
  • the LED unit 10 is turned off.
  • the power supply unit 2 has a reference potential for turning the LED unit 10 in a non-lighting state on the non-inverting input terminal 21a of the operational amplifier 21. Enters the non-lighting control state.
  • each LED 11 of the LED unit 10 is substantially not energized, but a current of several mA continues to flow through the bypass resistor 60, and the current detection resistor 70, the resistor 23 a of the feedback line 23, and the bias current supply line 24
  • a minute current corresponding to each resistance value and the output potential of the digital potentiometer 26 flows through the bias current supply resistor 24 a and the adjustment resistor 25 a of the adjustment line 25.
  • the LEDs 11 of the LED unit 10 are not substantially energized, and the bypass resistor 60, the current detection resistor 70, the resistor 23 a of the feedback line 23, and the bias current supply resistor of the bias current supply line 24.
  • the output potential of the digital potentiometer 26 is set to 5 V before step 1-3, and the potential detected by the first detection element 41 and the second detection element 42 after step 1-3.
  • the controller 43 gradually decreases the output potential of the digital potentiometer 26 until the difference falls within a predetermined range (step 1-4).
  • the signals from the detection elements 41 and 42 of each LED unit 10 are input to the control unit 43 via the sequential connection circuit 48 of the control unit 43.
  • the output potential of the digital potentiometer 26 is fixed at that position (step 1-5), and the digital potentiometer 26 is stored in the storage unit 44 (step 1-6).
  • the predetermined range of the potential difference is set, for example, to a range where the constant current circuit 20 operates stably and a current as small as possible flows through the bypass resistor 60. Note that the voltage drop of the bypass resistor 60 in the non-lighting state is a little lower voltage than the voltage drop of the LED unit 10 when the LED unit 10 starts to light (the difference is about 3 to 5 V in this embodiment). It is also possible to set a predetermined range of the potential difference. In this case, since the voltage drop in the non-lighting state of the bypass resistor 60 connected in parallel with the LED unit 10 is close to the voltage drop at which the LED unit 10 starts to light, the time until the LED unit 10 lights up is further shortened. It becomes possible.
  • one end is connected to the adjustment line 25 connected to the inverting input terminal 21b side of the feedback line 23, the adjustment resistor 25a provided in the adjustment line 25, and the other end of the adjustment line 25.
  • a potential adjusting unit 26 that adjusts the potential of the other end of the line 25.
  • many operational amplifiers 21 have a potential difference called an offset of about several mV between the non-inverting input terminal 21a and the inverting input terminal 21b. If the operational amplifier 21 becomes inexpensive, the potential difference tends to increase. Further, the magnitude of the potential difference is different for each operational amplifier 21, and the variation tends to increase as the operational amplifier 21 becomes cheaper.
  • the potential difference affects the potential on the high potential side of the current detection resistor 70, that is, flows through the bypass resistor 60 when a reference potential for turning off the LED unit 10 is input to the non-inverting input terminal 21 a of the operational amplifier 21. Affects the current value.
  • the potential difference between both ends of the bypass resistor 60 or the amount of current flowing through the bypass resistor 60 or the current detection resistor 70 can be appropriately set. Thus, it is possible to reliably create a state in which the LED unit is turned off without stopping the constant current circuit 20.
  • the potentiometer 26 is configured such that the voltage drop in the non-lighting state of the bypass resistor 60 connected in parallel with the LED unit 10 is close to the voltage drop at which the LED unit 10 starts to light. Can be adjusted. For this reason, it becomes possible to shorten more time until each LED unit 10 lights.
  • a potential difference measuring unit that measures a potential difference between both ends of the bypass resistor 60 and a control unit 43 that controls the potential adjusting unit 26 are provided.
  • the control unit 43 does not connect the LED unit 10 to the non-inverting input terminal 21 a of the operational amplifier 21.
  • the potential adjustment unit 26 is controlled so that the measurement result by the potential difference measurement unit is within a predetermined range in a state where the reference potential for turning on is input. For this reason, it becomes possible to set the current value flowing through the bypass resistor 60 when the LED unit 10 is not lit to a target current value without taking time and effort.
  • the non-inverting input terminal 21a is not switched to the ground potential by the switch SW, but the dimming value by the dimming input unit 40 is reduced to the dimming value at which the LED unit 10 is not lit. By doing so, it is also possible to put the LED unit 10 into a non-lighting state. Even in this case, operations and adjustments similar to those described above can be performed.
  • the ground potential is set to 0 V, but another stable potential (for example, ⁇ 2 V) in the circuit may be used as the ground potential.
  • the feedback line 23 itself to have a predetermined resistance without providing the resistor 23a in the feedback line 23.
  • the feedback line 23 may be a circuit element printed on the substrate so as to generate a resistance.
  • the bypass resistor 60 can be replaced with a resistance element that generates resistance, and a constant current diode or the like can be used.
  • the low potential side of the bias current supply line 24 is connected to the digital potentiometer 26, and the output potential of the digital potentiometer 26 is adjusted to adjust the LED. It may be possible to adjust the amount of current flowing through the resistor 23a when the unit 10 is not lit.
  • the bias current supply resistor 24a and the resistor 23a of the feedback line 23 are variable resistors, and the LED unit 10 is not lit by adjusting the variable resistors. It is sometimes considered to adjust the amount of current flowing through the resistor 23a.
  • one connection destination of the switch SW is connected to the dimming input unit. 40
  • the other connection destination is a positive potential supply unit that supplies a predetermined positive potential, and the supply potential of the positive potential supply unit is set to a potential at which a minute current flows through the bypass resistor 60 and the current detection resistor 70.
  • the same effects as those of the first and second embodiments can be obtained.
  • the supply potential of the plus potential supply unit is also minute. For this reason, setting and control are difficult.
  • the other connection destination of the switch SW is the ground potential, so that the setting and control are easy and the ground potential does not fluctuate. Operation is stabilized by the difficulty.
  • FIG. 3 shows the result of measuring the time from switching the switch SW to switching the LED unit 10 from the non-lighting state to the lighting state, in a comparative example in which the potentiometer 26 is adjusted so that the constant current circuit 20 stops.
  • the horizontal axis represents time
  • the vertical axis represents the value of current flowing through the LED unit 10.
  • Comparative Example-1 and Experimental Example-1 are the results when a large current of about 100 mA is passed through the LED unit 10
  • Comparative Example-2 and Experimental Example-2 are about 25mA through the LED unit 10. This is the result when a small current flows.
  • Comparative Example-1 takes about 2.5 times longer to turn on than Comparative Example-1
  • Comparative Example-2 has 2.5 to 3 longer to turn on than Comparative Example-2. It takes about twice as long.
  • the LED unit 10 and the bypass resistor 60 connected in parallel can be disposed between the transistor 22 and the current detection resistor 70, and are disposed at other locations. It is also possible. Even in these cases, as long as the current flowing through the LED unit 10 is adjusted by the constant current circuit 20, the same effects as described above can be obtained.
  • SYMBOLS 1 Illuminating device main body, 2 ... Power supply unit, 3 ... Connection cord, 10 ... LED unit, 20 ... Constant current circuit, 21 ... Operational amplifier, 21a ... Non-inverting input terminal, 21b ... Inverting input terminal, 22 ... Transistor, 23 ... Feedback line, 23a ... Resistor, 24 ... Bias current supply line, 24a ... Bias current supply resistor, 25 ... Adjustment line, 25a ... Adjustment resistor, 30 ... DC power supply, 40 ... Dimming input section, 41 ... DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 detection element, 42 ... 2nd detection element, 43 ... Control part, 44 ... Storage part, 46 ... Trigger input part, 50 ... Auxiliary DC power supply device, 60 ... Bypass resistance, 70 ... Current detection resistance, SW ... Switch

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Abstract

このＬＥＤ照明装置は、直列に接続された複数のＬＥＤ又は単一のＬＥＤを有するＬＥＤユニット（１０）と、ＬＥＤユニット（１０）に接続されてＬＥＤユニット（１０）に供給する電流を制御する定電流回路（２０）とを備え、定電流回路（２０）は、基準電位が入力される第１入力端子（２１ａ）と比較電位が入力される第２入力端子（２１ｂ）とを有するオペアンプ（２１）を有し、この照明装置は、ＬＥＤユニット（１０）に並列に接続されたバイパス抵抗（６０）と、定電流回路（２０）用の電流検知抵抗の高電位側と第２入力端子（２１ｂ）との間を接続すると共に所定の抵抗値を有するフィードバックライン（２３）とをさらに備える。

Description

照明装置
　本発明は、定電流回路を用いてＬＥＤの調光を行う照明装置に関する。
　この種の光源装置として、複数のＬＥＤが直列に接続されたＬＥＤユニットと、ＬＥＤユニットに供給する電流量を制御する定電流回路とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０１０－２１２３６９号公報
　近年では、複数のＬＥＤを有する照明装置によって検査対象物を照明すると共に、当該照明位置をカメラ等のエリアセンサ、ライン状センサにより撮像し、撮像結果を用いて製造品の検査が行われている。また、製造品の検査を行う際に、照明装置のＬＥＤを継続して点灯させる場合だけではなく、製造品がセンサの画角に入った時だけＬＥＤを点灯させる場合もある。
　ここで、検査の高速化および正確性の要求がより高くなってきている。この要求を満たすためには、照明装置により照射可能な光の強度を向上すると共に、照明装置により照射する光の強度をセンサの要求に合わせて正確にコントロールする必要がある。高強度の光を照射する仕様の場合、ＬＥＤを継続して点灯させると、電力の消費量、照明装置の発熱等において好ましくない結果を招来する。
　このため、製造品がセンサの画角に入った時だけ照明装置のＬＥＤを点灯させる必要が生じ、ＬＥＤの点灯時間は出来るだけ短い方が良い場合が少なくない。また、ＬＥＤを点灯するための制御を開始してすぐに狙い通りの光の強度を得られることが望ましく、ＬＥＤを点灯している間の光の強度も安定していることが望ましい。
　また、照明装置のＯＮ／ＯＦＦの高速化により、動いている物体をカメラ（センサ）のシャッターを使わずに静止画として撮像することができるようになる。このような使用法はカメラのシャッター速度が不足している場合等に有用であり、撮像した画像の質を向上するためには照明装置のＯＮ／ＯＦＦのスピードや狙い通りの光の強度を得ることが重要である。
　ここで、ＬＥＤの主な調光制御方式として、定電圧制御と定電流制御が知られている。ＬＥＤは流れる電流量により光量が変化する素子なので、定電圧制御よりも定電流制御の方が狙い通りの光の強度を得るためには適している。定電流回路としては、オペアンプと、オペアンプの出力端子にゲート端子が接続された電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）とを有し、ＦＥＴのソース端子には電流検知抵抗が接続され、ＦＥＴのドレイン端子にＬＥＤが直列に接続されたＬＥＤユニットが接続されたものが知られている。
　オペアンプの反転入力端子が電流検知抵抗の高電位側に接続され、オペアンプの非反転入力端子には基準電位（制御信号）が入力される。この定電流回路のオペアンプは、反転入力端子の電位を非反転入力端子に入力される基準電位に追随させるように機能する。このため、電流検知抵抗には基準電位に比例した電流が流れることになり、それとほぼ等しい電流がＬＥＤユニットに流れる。
　このように、定電流制御は電流検知抵抗に加える電圧に応じた電流をＬＥＤユニットに供給できるため、ＬＥＤを狙いの光強度で点灯させる上で定電圧制御より優れている。
　ここで、ＬＥＤを非点灯とするために、電流検知抵抗の低電位端の電位、つまり接地電位をオペアンプの非反転入力端子に入力すると、電流検知抵抗の高電位端の電位が接地電位となり、電流検知抵抗に加わる電圧がゼロとなって、ＬＥＤユニットが消灯状態となる。
　ここで、接地電位は安定した電位を供給するので、電流検知抵抗の低電位側を接地電位とすることは、定電流回路による電流制御を正確に行う上で有利であり、また、オペアンプの非反転入力端子に接地電位を入力することは、ＬＥＤユニットに流れる電流を確実に停止させる上で有利である。
　しかし、前述のようにオペアンプの非反転入力端子に接地電位を入力すると、定電流回路が停止する。定電流回路は一度停止すると再度作動させるために時間がかかり、また、再度作動した直後の電流制御が若干ばらつく場合がある。
　このため、製造品がセンサの画角に入った時だけＬＥＤユニットを点灯させ、その他はＬＥＤユニットを消灯させる場合は、ＬＥＤユニットを点灯して狙い通りの光の強度を得るために、製造品がセンサの画角に入る大分前から定電流回路の作動を開始しなければならない。このため、ＬＥＤからの光が必要な期間以外にもＬＥＤユニットに大電流を流す必要が生じ、電力の消費量、照明装置の発熱等において好ましくない結果を招来する。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電力の消費量を増大させることなく、ＬＥＤユニットを点灯するための制御を開始して所望の照度を得る迄の時間を短縮可能な照明装置を提供することを目的とする。
　本発明の第１の態様に係るＬＥＤ照明装置は、直列に接続された複数のＬＥＤ又は単一のＬＥＤを有するＬＥＤユニットと、前記ＬＥＤユニットに接続されて前記ＬＥＤユニットに供給する電流を制御する定電流回路とを備え、前記定電流回路は、基準電位が入力される第１入力端子と比較電位が入力される第２入力端子とを有するオペアンプを有し、この照明装置は、前記ＬＥＤユニットに並列に接続されたバイパス抵抗要素と、前記定電流回路用の電流検知抵抗の高電位側と前記第２入力端子との間を接続すると共に所定の抵抗値を有するフィードバックラインとをさらに備え、前記定電流回路によって供給する電流を低減して前記ＬＥＤユニットを非点灯状態にした際に、前記定電流回路によって前記バイパス抵抗要素に微小電流が流れると共に、前記フィードバックラインにも微小電流が流れ、これにより前記第２入力端子の電位よりも前記電流検知抵抗の高電位端の電位が高く維持されるように構成されている。
　上記第１の態様では、ＬＥＤユニットと並列に接続されたバイパス抵抗要素と、電流検知抵抗の高電位側とオペアンプの第２入力端子との間を接続すると共に所定の抵抗値を有するフィードバックラインとを備え、定電流回路によって供給する電流を低減してＬＥＤユニットを非点灯状態にした際に、定電流回路によって前記バイパス抵抗要素に微小電流が流れると共に、電流検知抵抗およびフィードバックラインにも各々微小電流が流れる。このため、ＬＥＤユニットを非点灯状態にした際でも、第２入力端子の電位よりも電流検知抵抗の高電位端の電位が高く維持される。
　このため、例えば、定電流回路による電流制御を正確に行うために電流検知抵抗の低電位端が接地されており、ＬＥＤユニットに流れる電流を確実に停止させるためにオペアンプの第１入力端子を接地した場合でも、フィードバックラインに微小電流が流れる分だけ電流検知抵抗の高電位端の電位が上がり、その電位分だけ電流検知抵抗に微小電流が流れ、実質的に同じ電流がFETにも流れる。この電流はバイパス抵抗には流れるがLEDには流れない。即ち、定電流回路を停止させずにＬＥＤユニットを消灯することができる。
　本発明の第２の態様に係るＬＥＤ照明装置の調整方法は、前記ＬＥＤ照明装置の前記ＬＥＤユニットを非点灯状態にした際の前記バイパス抵抗要素に流れる微小電流の量を調整するＬＥＤ照明装置の調整方法であって、前記ＬＥＤ照明装置は、一端が前記フィードバックラインの前記第２入力端子側と接続された調整ラインと、前記調整ラインに設けられた調整抵抗と、前記調整ラインの他端に接続され、前記調整ラインの他端の電位を調整する電位調整手段と、前記バイパス抵抗要素の両端の電位差、又は、前記バイパス抵抗要素若しくは前記電流検知抵抗を流れる電流量を測定する測定手段をさらに備え、前記オペアンプの前記第１入力端子に前記ＬＥＤユニットを非点灯状態にするための基準電位を入力する非点灯制御工程と、前記非点灯制御工程の後に、前記測定手段による測定結果が所定範囲内になるように前記電位調整手段により前記調整ラインの他端の電位を調整する電位調整工程とを有する。
　例えば、オペアンプは第１入力端子と第２入力端子との間に数ｍＶ程度の電位差を有するものが多く、オペアンプが廉価なものになると当該電位差が大きくなる傾向がある。また、オペアンプ毎に前記電位差の大きさが異なり、そのバラツキはオペアンプが廉価になると大きくなる傾向がある。前記電位差は電流検知抵抗の高電位側の電位に影響を与え、つまりオペアンプの第１入力端子にＬＥＤユニットを非点灯状態にする基準電位が入力された際にバイパス抵抗要素を流れる電流値に影響を与える。
　本態様では、電位調整工程を行うことにより、バイパス抵抗要素の両端の電位差、又は、バイパス抵抗要素若しくは電流検知抵抗を流れる電流量を適切に設定できるので、定電流回路を停止させずにＬＥＤユニットが消灯する状態を確実に作り出すことができる。
　本発明によれば、電力の消費量を増大させることなく、ＬＥＤユニットを点灯するための制御を開始して所望の照度を得る迄の時間を短縮することが可能となる。
本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ照明装置の概略構成図である。 本発明の第２実施形態に係るＬＥＤ照明装置の概略構成図である。 ＬＥＤユニットの点灯開始に要する時間の測定結果である。 定電流回路に対するＬＥＤユニットの配置位置の変形例を示す図である。
　本発明の第１実施形態に係る照明装置について図面を参照して以下に説明する。
　この照明装置は、図１に示すように、直列に接続された複数のＬＥＤ１１を各々有する複数のＬＥＤユニット１０と、各ＬＥＤユニット１０にそれぞれ接続されて各ＬＥＤユニット１０に供給する電流を制御する複数の定電流回路２０と、交流電力源からの電力を直流電力に変換して供給する直流電源装置３０と、調光入力部４０と、交流電源からの電力を直流電力に変換して供給する補助直流電源装置５０と、各々のＬＥＤユニット１０と並列に接続された複数のバイパス抵抗６０とを備えている。この照明装置は例えば製造品の検査工程に設置され、製造品がセンサの画角に入った時だけＬＥＤユニット１０を点灯させる。
　調光入力部４０は、手で操作する操作部からの調光値を後述の非反転入力端子２１ａ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Ｄ／Ａ変換して非反転入力端子２１ａ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。
　本実施形態では、複数のＬＥＤユニット１０が照明装置本体１内に配置され、定電流回路２０、直流電源装置３０、調光入力部４０、補助直流電源装置５０、およびバイパス抵抗６０が電力供給ユニット２内に配置され、照明装置本体１と電力供給ユニット２とが接続ケーブル３で接続されているが、例えば定電流回路２０、直流電源装置３０、調光入力部４０、補助直流電源装置５０、およびバイパス抵抗６０の一部を照明装置本体１内に配置することも可能であり、全ての構成を単一の照明装置本体内に配置することも可能である。また、図１では直流電源装置３０の高電位側と複数のＬＥＤユニット１０とが図面上１本の接続ケーブル３で接続されているが、定電流回路２０毎に接続ケーブル３が設けられていても良い。
　バイパス抵抗６０は好ましくは数百Ω以上の大きな抵抗値を有し、より好ましくは数千Ω以上の抵抗値を有し、本実施形態では５ｋΩである。直流電源装置３０は高電位側から例えば＋４２～４５Ｖ程度の電圧を供給し、低電位側から接地電位（０Ｖ）を供給するものである。補助直流電源装置５０は、高電位側から例えば＋５Ｖの電圧を供給し、低電位側から－５Ｖの電圧を供給するものである。
　定電流回路２０はオペアンプ２１と、オペアンプ２１の出力端子２１ｃに接続されたトランジスタ２２と、オペアンプ２１の反転入力端子（第２入力端子）２１ｂと定電流回路２０用の電流検知抵抗７０の高電位側とを接続するフィードバックライン２３とを有する。オペアンプ２１の非反転入力端子（第１入力端子）２１ａには調光入力部４０から基準電位が入力されるように構成され、フィードバックライン２３には抵抗２３ａが設けられている。また、オペアンプの反転入力端子２１ｂはバイアス電流供給用抵抗２４ａを有するバイアス電流供給用ライン２４を介して補助直流電源装置５０の低電位側（－５Ｖ）に接続されている。本実施形態ではトランジスタ２２は電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であるが、その他のトランジスタを用いることも可能である。
　抵抗２３ａは数十Ω以上の抵抗値を有し、好ましくは数百Ω以上の抵抗値を有し、より好ましくは数千Ω以上の抵抗値を有し、本実施形態では略１ｋΩである。バイアス電流供給用抵抗２４ａは抵抗２３ａに応じた抵抗値を有し、本実施形態では略３００ｋΩである。
　オペアンプ２１の非反転入力端子２１ａはスイッチＳＷを介して調光入力部４０に接続され、スイッチＳＷは非反転入力端子２１ａの接続先を調光入力部４０又は接地電位（０Ｖ）に切替えるように構成されている。尚、スイッチＳＷを用いずに、調光入力部４０からの信号を０Ｖに変化させて同様の切替えを行うことも可能である。
　定電流回路２０は対応するＬＥＤユニット１０に最大で例えば４００ｍＡの電流を流すように設定されている。本実施形態では、ＬＥＤユニット１０に４００ｍＡの電流が流れる際、ＬＥＤユニット１０の電圧降下は例えば４０Ｖ程度となる。ＬＥＤ１つ当たりの電圧降下は３Ｖ程度である。このために、電流検知抵抗７０は例えば数Ωの抵抗値を有し、本実施形態では３．３Ωの抵抗値を有する。即ち、ＬＥＤユニット１０に４００ｍＡの電流が流れる際に、バイパス抵抗６０に両端電圧４０Ｖに対応した５ｍＡの電流が流れる。このため、電流検知抵抗７０に約４０５ｍＡの電流が流れることになり、電流検知抵抗７０の高電位端の電位が１．３４Ｖ程度となる。
　そして、電流検知抵抗７０の高電位端はフィードバックライン２３の抵抗２３aおよびバイアス電流供給用ライン２４のバイアス電流供給用抵抗２４ａを介して補助直流電源装置５０の低電位側（―５Ｖ）に接続されているので、オペアンプ２１の反転入力端子２１ｂの電位は１．３２Ｖ程度となる。即ち、ＬＥＤユニット１０に４００ｍＡの電流を流すためには、オペアンプ２１の非反転入力端子２１ａに１．３３Ｖ程度の基準電位を入力する必要があり、その基準電位が調光入力部４０から入力されるように設定さている。つまり、各調光値の基準電位は抵抗２３aの電圧降下が考慮された電位となっている。
　一方、ＬＥＤユニット１０を所定の調光値で点灯させている際に、スイッチＳＷでオペアンプ２１の非反転入力端子２１ａを接地電位（０Ｖ）に切替えてＬＥＤユニット１０を消灯し、その後再びＬＥＤユニット１０を所定の調光値での点灯に切替える動作について説明する。この切替えは、例えば、製造物がセンサの画角に入った時にＬＥＤユニット１０を点灯させ、製造物がセンサの画角外に出た時にＬＥＤユニット１０を消灯させるために行う。
　複数の製造物がベルトコンベア上に並べられている場合、ベルトコンベアを作動させると製造物がセンサの画角を次々と通過するので、製造物が画角内に入った時だけ瞬間的にＬＥＤユニット１０を点灯させることが、電力の消費量、照明装置の発熱等を低減する上で好ましい。
　スイッチＳＷでＬＥＤユニット１０を非点灯にすると、ＬＥＤユニット１０の各ＬＥＤ１１が実質的に通電しなくなるが、バイパス抵抗６０に引き続き数ｍＡの電流が流れると共に、電流検知抵抗７０、フィードバックライン２３の抵抗２３ａ、およびバイアス電流供給用ライン２４のバイアス電流供給用抵抗２４ａには、各々の抵抗値に応じた微小電流が流れる。
　この時、電流検知抵抗７０にはフィードバックライン２３の抵抗２３ａに流れる微小電流に応じた微少電流が流れる。即ち、スイッチＳＷでオペアンプ２１の非反転入力端子２１ａを接地電位（０Ｖ）に接続すると、オペアンプ２１の反転入力端子２１ｂの電位も略０Ｖになるが、抵抗２３ａに流れるフィードバック微小電流により電流検知抵抗７０の高電位端が（フィードバック微小電流値）×（抵抗２３ａの抵抗値）で算出される電位となり、当該電位に応じた微小電流が電流検知抵抗７０に流れ、トランジスタ２２にも流れる。バイアス電流供給用ライン２４の抵抗２４ａの抵抗値は、フィードバック微小電流および抵抗２３ａとの関係で、スイッチＳＷでＬＥＤユニット１０を非点灯にした際にフィードバックライン２３の低電位端（オペアンプ２１の非反転入力端子２１ａ）が略接地電位（０Ｖ）になるように設定されている。
　上記のように、スイッチＳＷでＬＥＤユニット１０を非点灯にした際に、定電流回路２０が微小電流を供給する状態、つまり、定電流回路２０が停止していないので、スイッチＳＷを切替えてオペアンプ２１の非反転入力端子２１ａに調光入力部４０から基準電位が入力されるようになると、定電流回路２０はすぐに当該基準電位に応じた電流をＬＥＤユニット１０に供給することができる。
　仮に、フィードバックライン２３にＬＥＤユニット１０の非点灯時に微小電流が流れないように抵抗２３ａやそれ以外の抵抗の抵抗値等が設定されている場合や、バイアス電流供給用ライン２４およびその抵抗２４ａが設けられていない状態で、スイッチＳＷによりオペアンプ２１の非反転入力端子２１ａを接地電位（０Ｖ）に切替えた場合は、電流検知抵抗７０の高電位端が接地電位となり、定電流回路２０が電流を供給しない状態となり停止する。一度定電流回路２０が停止すると、スイッチＳＷを切替えてオペアンプ２１の非反転入力端子２１ａに調光入力部４０から基準電位が入力されるようにしても、定電流回路２０が作動状態になる迄に時間がかかる。また、作動状態になった後も電流が安定する迄に時間を要する場合もある。
　このように、本実施形態の照明装置によれば、ＬＥＤユニット１０と並列に接続されたバイパス抵抗６０と、電流検知抵抗７０の高電位側とオペアンプ２１の第２入力端子２１ｂとの間を接続すると共に所定の抵抗値を有するフィードバックライン２３とを備え、定電流回路２０によって供給する電流を低減してＬＥＤユニット１０を非点灯状態にした際に、定電流回路２０によって前記バイパス抵抗６０に微小電流が流れると共に、電流検知抵抗７０およびフィードバックライン２３にも各々微小電流が流れる。このため、ＬＥＤユニット１０を非点灯状態にした際でも、第２入力端子２１ｂの電位よりも電流検知抵抗７０の高電位端の電位がわずかに高く維持され、定電流回路２０を停止させずにＬＥＤユニット１０を消灯することができる。このため、電力の消費量を増大させることなく、ＬＥＤユニット１０を点灯するための制御を開始して所望の照度を得る迄の時間を短縮することが可能となる。
　また、本実施形態の照明装置は、オペアンプ２１の第２入力端子２１ｂ側と、電流検知抵抗７０の低電位側の電位である０Ｖよりも低電位である補助直流電源装置５０の低電位側（－５Ｖ）とを接続するバイアス電流供給用ライン２４と、バイアス電流供給用ライン２４に設けられたバイアス電流供給用抵抗２４ａとを有する。このため、スイッチ２４ｄを接地電位（０Ｖ）に切替えてＬＥＤユニット１０を非点灯にした際に、バイパス抵抗６０およびフィードバック抵抗２３ａにより確実に微小電流を流すことが可能となる。
　本発明の第２実施形態に係る照明装置について図面を参照して以下に説明する。
　この照明装置は、図２に示すように、第１実施形態と同様の複数のＬＥＤユニット１０、複数の定電流回路２０、直流電源装置３０、調光入力部４０、補助直流電源装置５０、バイパス抵抗６０および電流検知抵抗７０、抵抗２３ａを有するフィードバックライン２３、バイアス電流供給用抵抗２４ａを有するバイアス電流供給用ライン２４とを備えている。
　本実施形態でも、第１実施形態と同様に、複数のＬＥＤユニット１０が照明装置本体１内に配置され、定電流回路２０、直流電源装置３０、調光入力部４０、補助直流電源装置５０、およびバイパス抵抗６０が電力供給ユニット２内に配置され、照明装置本体１と電力供給ユニット２とが接続ケーブル３で接続されているが、例えば定電流回路２０、直流電源装置３０、調光入力部４０、補助直流電源装置５０、およびバイパス抵抗６０の一部を照明装置本体１内に配置することも可能であり、全ての構成を単一の照明装置本体内に配置することも可能である。
　本実施形態では、フィードバックライン２３とバイアス電流供給用ライン２４との接続部、即ち反転入力端子２１ｂに調整抵抗２５ａを有する調整ライン２５の一端が接続され、調整ライン２５の他端が電位調整部としてのデジタルポテンショメータ２６に接続されている。本実施形態ではデジタルポテンショメータ２６は０～５Ｖの電位を出力可能である。
　デジタルポテンショメータ２６と、電力供給ユニット２に設けられたトリガー入力部４６は、それぞれ後述の制御部４３に接続されている。また、スイッチＳＷも制御部４３に接続されている。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が、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。
　また、本実施形態では、各バイパス抵抗６０の高電位側の電位（第１位置の電位）を検出する第１検出要素４１と、各バイパス抵抗６０の低電位側の電位（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とを備えている。調光入力部４０は制御部４３に接続され、調光入力部４０の調光値のデジタル信号又は実際に流れる電流の測定値が制御部４３に送られるように構成されている。後者の場合は、例えば各バイパス抵抗６０に流れる実際の電流を測定しその測定値を制御部４３に送信する電流計を備えている。
　なお、検出要素４１を設けずに、各バイパス抵抗６０の高電位側の電位を直流電源装置３０の高電位側の電位で代用することも可能である。
　本実施形態では、一例として、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に入力す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。また、デジタルポテンショメータ２６の代わりに外部からのデジタル信号をＤＡコンバータを用いて調整ライン２５の他端に与え、これにより調整ライン２５の他端の電位を調整する構成としても良い。
　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２のように電力供給ユニット２と照明装置本体１とを接続コード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がデジタルポテンショメータ２６の出力電位の調整を行う。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。なお、本実施形態では、バイパス抵抗６０が電力供給ユニット２側に設けられているため、この調整動作は接続コード３で電力供給ユニット２と照明装置本体１とを接続せずに、電力供給ユニット２単体でも行うことが可能であり、調整動作をより容易に行うことを可能としている。
　デジタルポテンショメータ２６の出力電位の調整は、上記のトリガー信号を受信すると（ステップ１－１）、例えば電力供給ユニット２が複数段階の調光を行うことができるように構成されている場合、調光入力部４０が所定段階の調光信号を供給するようにした状態で、制御部４３がスイッチＳＷによって非反転入力端子２１ａの接続先を接地電位（０Ｖ）から調光入力部４０に変更し、各ＬＥＤユニット１０を点灯させた後（ステップ１－２）、スイッチＳＷによって非反転入力端子２１ａの接続先を接地電位（０Ｖ）に切替える（ステップ１－３）。なお、ステップ１－２を行わずにステップ１－３を直接行っても良い。
　これにより、ＬＥＤユニット１０が非点灯状態になる。または、電力供給ユニット２に照明装置本体１が接続ケーブルで接続されていない場合は、電力供給ユニット２はオペアンプ２１の非反転入力端子２１ａにＬＥＤユニット１０を非点灯状態にするための基準電位が入力される非点灯制御状態になる。これにより、ＬＥＤユニット１０の各ＬＥＤ１１が実質的に通電しなくなるが、バイパス抵抗６０に引き続き数ｍＡの電流が流れると共に、電流検知抵抗７０、フィードバックライン２３の抵抗２３ａ、バイアス電流供給用ライン２４のバイアス電流供給用抵抗２４ａ、および調整ライン２５の調整抵抗２５ａには、各々の抵抗値およびデジタルポテンショメータ２６の出力電位に応じた微小電流が流れる。デジタルポテンショメータ２６の状態によっては、ＬＥＤユニット１０の各ＬＥＤ１１が実質的に通電しなくなり、バイパス抵抗６０、電流検知抵抗７０、フィードバックライン２３の抵抗２３ａ、バイアス電流供給用ライン２４のバイアス電流供給用抵抗２４ａに電流が流れない状態になることもある。一例では、デジタルポテンショメータ２６の出力電位を徐々に低下させると、抵抗２３ａに流れる電流が徐々に増加し、これにより、電流検知抵抗７０の高電位端の電位が徐々に高くなり、バイパス抵抗６０を流れる電流も徐々に多くなる。
　本実施形態では、ステップ１－３の前にデジタルポテンショメータ２６の出力電位が５Ｖに設定されており、ステップ１－３の後に、第１検出要素４１と第２検出要素４２で検知される電位の差が所定範囲に入るまで、制御部４３がデジタルポテンショメータ２６の出力電位を徐々に低下させる（ステップ１－４）。尚、各ＬＥＤユニット１０の検出要素４１，４２からの信号は制御部４３の順次接続回路４８を介して制御部４３に入力されるようになっている。そして、第１検出要素４１と第２検出要素４２で検知される両電位の差が前記所定範囲に入ると、その位置でデジタルポテンショメータ２６の出力電位を固定し（ステップ１－５）、デジタルポテンショメータ２６のその設定を格納部４４に格納する（ステップ１－６）。
　これにより、次からスイッチＳＷによって非反転入力端子２１ａの接続先を接地電位（０Ｖ）に切替える際、電力供給ユニット２の作動スイッチがＯＮになった際等の運用時には、制御部４３がデジタルポテンショメータ２６を格納部４４に格納された設定とする。
　なお、上記電位差の所定範囲は、例えば、定電流回路２０が安定して作動し、且つ、バイパス抵抗６０に極力小さな電流が流れる範囲に設定されている。
　尚、非点灯状態におけるバイパス抵抗６０の電圧降下が、ＬＥＤユニット１０が点灯し始める際のＬＥＤユニット１０の電圧降下よりも少し小さい降下電圧（本実施形態であれば差が３～５Ｖ程度）となるように、上記電位差の所定範囲を設定することも可能である。この場合、ＬＥＤユニット１０と並列に接続されたバイパス抵抗６０の非点灯状態における電圧降下と、ＬＥＤユニット１０が点灯し始める電圧降下が近いため、ＬＥＤユニット１０が点灯するまでの時間をより短縮することが可能となる。
　本実施形態によれば、一端がフィードバックライン２３の反転入力端子２１ｂ側に接続された調整ライン２５と、調整ライン２５に設けられた調整抵抗２５ａと、調整ライン２５の他端に接続され、調整ライン２５の他端の電位を調整する電位調整部２６とを備えている。
　例えば、オペアンプ２１は非反転入力端子２１ａと反転入力端子２１ｂとの間に数ｍＶ程度のオフセットと呼ばれる電位差を有するものが多く、オペアンプ２１が廉価なものになると当該電位差が大きくなる傾向がある。また、オペアンプ２１毎に前記電位差の大きさが異なり、そのバラツキはオペアンプ２１が廉価になると大きくなる傾向がある。前記電位差は電流検知抵抗７０の高電位側の電位に影響を与え、つまりオペアンプ２１の非反転入力端子２１ａにＬＥＤユニット１０を非点灯状態にする基準電位が入力された際にバイパス抵抗６０を流れる電流値に影響を与える。
　本実施形態では、ポテンショメータ２６による電位調整を行うことにより、バイパス抵抗６０の両端の電位差、又は、バイパス抵抗６０若しくは電流検知抵抗７０を流れる電流量を適切に設定できるので、オペアンプのオフセット電位差の影響を回避し、定電流回路２０を停止させずにＬＥＤユニットが消灯する状態を確実に作り出すことができる。
　また、複数の定電流回路の各々について、ＬＥＤユニット１０と並列に接続されたバイパス抵抗６０の非点灯状態における電圧降下と、ＬＥＤユニット１０が点灯し始める電圧降下とが近くなるように、ポテンショメータ２６による調整を行うことができる。このため、各ＬＥＤユニット１０が点灯するまでの時間をより短縮することが可能となる。
　また、バイパス抵抗６０の両端の電位差を測定する電位差測定部と、電位調整部２６を制御する制御部４３とを備え、制御部４３が、オペアンプ２１の非反転入力端子２１ａにＬＥＤユニット１０を非点灯状態にするための基準電位が入力されている状態で、電位差測定部による測定結果が所定範囲内となるように電位調整部２６を制御する。このため、手間をかけずに、ＬＥＤユニット１０を非点灯にする際のバイパス抵抗６０に流れる電流値を狙いとする電流値にすることが可能となる。
　なお、前記実施形態１および２において、スイッチＳＷで非反転入力端子２１ａを接地電位に切替えるのではなく、調光入力部４０による調光値をＬＥＤユニット１０が非点灯となる調光値まで低減することにより、ＬＥＤユニット１０を非点灯状態とすることも可能である。この場合でも、前述と同様の動作や調整を行うことが可能である。
　また、前記実施形態１および２において、接地電位を０Ｖとしたが、接地電位として回路内の他の安定した電位（例えば－２Ｖ）を採用することも可能である。
　また、第１検出要素４１と第２検出要素４２で検知される電位の差ではなく、バイパス抵抗６０、電流検知抵抗７０等に流れる電流値を測定し、前記ステップ１－４において、前記測定される電流値が所定範囲内に入るようにデジタルポテンショメータ２６の出力電位を調整することも可能である。
　また、フィードバックライン２３に抵抗２３ａを設けずに、フィードバックライン２３自体が所定の抵抗を有するように構成することも可能である。例えば、フィードバックライン２３を、基板上に抵抗を生ずるようにプリントした回路要素とすることも可能である。
　また、バイパス抵抗６０も抵抗を生ずる抵抗要素で代替することが可能であり、定電流ダイオード等を用いることが可能である。
　また、第１検出要素４１と第２検出要素４２で検知される電位の差や、その電位差から求められるバイパス抵抗６０の電流値を表示する表示装置を用いて、当該表示装置の表示を見ながら手動で前記ステップ１－４～１－６の操作を行うことも可能である。
　尚、第２実施形態において、調整ライン２５および調整抵抗２５ａを設けずに、バイアス電流供給用ライン２４の低電位側をデジタルポテンショメータ２６に接続し、デジタルポテンショメータ２６の出力電位を調整することによりＬＥＤユニット１０非点灯時に抵抗２３ａを流れる電流量を調整することも考えられ、バイアス電流供給用抵抗２４ａやフィードバックライン２３の抵抗２３ａを可変抵抗とし、当該可変抵抗を調整することによりＬＥＤユニット１０非点灯時に抵抗２３ａを流れる電流量を調整することも考えられる。
　一方、第１および第２実施形態において、バイアス電流供給用ライン２４、バイアス電流供給用抵抗２４ａ、調整ライン２５、および調整抵抗２５ａを設けずに、スイッチＳＷの一方の接続先を調光入力部４０とし、他方の接続先をプラスの所定の電位を供給するプラス電位供給部とし、当該プラス電位供給部の供給電位を、バイパス抵抗６０および電流検知抵抗７０に微小電流が流れる電位に設定することも可能であり、この場合でも第１および第２実施形態と同様の作用効果を奏する。しかし、微小電流を流すためには前記プラス電位供給部の供給電位も微小になる。このため、設定や制御が難しいが、第１および第２実施形態ではスイッチＳＷの他方の接続先は接地電位であるから、設定や制御が容易であり、且つ、接地電位が変動しない、又はし難い分だけ動作が安定する。
　第２実施形態において、ＬＥＤユニット１０を非点灯状態にした際に前述のように定電流回路２０が停止しないようにポテンショメータ２６を調整した実験例と、ＬＥＤユニット１０を非点灯状態にした際に定電流回路２０が停止するようにポテンショメータ２６を調整した比較例とで、スイッチＳＷを切替えてＬＥＤユニット１０を非点灯状態から点灯状態にするまでの時間を測定した結果を図３に示す。図３において横軸は時間であり縦軸はＬＥＤユニット１０に流れる電流値である。また、図３において、比較例－１および実験例－１はＬＥＤユニット１０に１００ｍＡ程度の大電流を流す場合の結果であり、比較例－２および実験例－２はＬＥＤユニット１０に２５ｍＡ程度の小電流を流す場合の結果である。結果からわかるように、比較例－１は実施例－１に比べ点灯迄に２．５倍程度の時間を要し、比較例―２は実験例－２に比べ点灯迄に２．５～３倍程度の時間を要する。
　尚、前記第１および第２実施形態において、並列に接続されたＬＥＤユニット１０およびバイパス抵抗６０をトランジスタ２２と電流検知抵抗７０との間に配置することも可能であり、その他の場所に配置することも可能である。これらの場合でも、ＬＥＤユニット１０に流れる電流が定電流回路２０によって調整されるように構成されていれば、上記と同様の作用効果を奏する。
　上記の実施形態や発明の態様は、本願発明の理解を助けるために例を示すものである。このため、本願発明は上記の実施形態や発明の態様に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲の様々な変形例を含むものである。
　１…照明装置本体、２…電力供給ユニット、３…接続コード、１０…ＬＥＤユニット、２０…定電流回路、２１…オペアンプ、２１ａ…非反転入力端子、２１ｂ…反転入力端子、２２…トランジスタ、２３…フィードバックライン、２３ａ…抵抗、２４…バイアス電流供給用ライン、２４ａ…バイアス電流供給用抵抗、２５…調整ライン、２５ａ…調整抵抗、３０…直流電源装置、４０…調光入力部、４１…第１検出要素、４２…第２検出要素、４３…制御部、４４…格納部、４６…トリガー入力部、５０…補助直流電源装置、６０…バイパス抵抗、７０…電流検知抵抗、ＳＷ…スイッチ

Claims (5)

  1. 　直列に接続された複数のＬＥＤ又は単一のＬＥＤを有するＬＥＤユニットと、
    　前記ＬＥＤユニットに接続されて前記ＬＥＤユニットに供給する電流を制御する定電流回路とを備えたＬＥＤ照明装置であって、
    　前記定電流回路は、基準電位が入力される第１入力端子と比較電位が入力される第２入力端子とを有するオペアンプを有し、
    　この照明装置は、
    　前記ＬＥＤユニットに並列に接続されたバイパス抵抗要素と、
    　前記定電流回路用の電流検知抵抗の高電位側と前記第２入力端子との間を接続すると共に所定の抵抗値を有するフィードバックラインとをさらに備え、
    　前記定電流回路によって供給する電流を低減することにより、前記ＬＥＤユニットを非点灯状態にした際に、前記定電流回路によって前記バイパス抵抗要素に微小電流が流れると共に、前記フィードバックラインにも微小電流が流れ、これにより前記第２入力端子の電位よりも前記電流検知抵抗の高電位端の電位が高く維持されるように構成されているＬＥＤ照明装置。
  2. 　前記フィードバックラインの前記第２入力端子側と、前記電流検知抵抗の低電位側の電位よりも低電位である低電位部とを接続するバイアス電流供給用ラインと、
    　前記バイアス電流供給用ラインに設けられたバイアス電流供給用抵抗とをさらに備える請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
  3. 　一端が前記フィードバックラインの前記第２入力端子側と接続された調整ラインと、
    　前記調整ラインに設けられた調整抵抗と、
    　前記調整ラインの他端に接続され、前記調整ラインの他端の電位を調整する電位調整手段とをさらに備える請求項１又は２に記載のＬＥＤ照明装置。
  4. 　前記バイパス抵抗要素の両端の電位差、又は、前記バイパス抵抗要素若しくは前記電流検知抵抗を流れる電流を測定する測定手段と、
    　前記電位調整手段を制御する制御部とをさらに備え、
    　前記制御部は、前記定電流回路が前記ＬＥＤユニットを非点灯にした際に、前記測定手段による測定結果が所定範囲内になるように前記電位調整手段を制御するものである請求項３に記載のＬＥＤ照明装置。
  5. 　請求項３記載のＬＥＤ照明装置の前記ＬＥＤユニットを非点灯状態にした際の前記バイパス抵抗要素に流れる微小電流の量を調整するＬＥＤ照明装置の調整方法であって、
    　前記ＬＥＤ照明装置は前記バイパス抵抗要素の両端の電位差、又は、前記バイパス抵抗要素若しくは前記電流検知抵抗を流れる電流量を測定する測定手段をさらに備え、
    　前記オペアンプの前記第１入力端子に前記ＬＥＤユニットを非点灯状態にするための基準電位を入力する非点灯制御工程と、
    　前記非点灯制御工程の後に、前記測定手段による測定結果が所定範囲内になるように前記電位調整手段により前記調整ラインの他端の電位を調整する電位調整工程とを有するＬＥＤ照明装置の調整方法。
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