(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＬＥＤが用いられたＬＥＤ照明器具を定電流制御により点灯駆動するＬＥＤ照明電源装置において、
a)負荷として接続されたＬＥＤ照明器具に該照明器具の電圧仕様により異なる規定の一定電圧を印加した状態で該照明器具に流れる電流を検知する手段であって、ＬＥＤ照明器具への一定電圧の印加を開始した時点から所定時間が経過した時点で該照明器具に流れる電流を検知する電流検知手段と、
b)前記電流検知手段により検知された電流値に基づいて、定電流制御による調光時の最大出力電流を設定するための制御情報を作成して記憶する定電流制御情報取得手段と、
c)外部から所定の指令が与えられたときに、前記電流検知手段がＬＥＤ照明器具に規定の一定電圧を印加して該照明器具に流れる電流を検知し、前記定電流制御情報取得手段が検知された電流値に基づいて定電流制御による調光時の最大出力電流を設定するための制御情報を作成して記憶するように制御する制御手段と、
d)前記定電流制御情報取得手段により記憶されている制御情報を用いて１００％調光に対応する最大出力電流を設定し、外部からの調光指示に応じて０〜１００％調光に対応した一定電流を出力する定電流供給手段と、
を備えることを特徴とするＬＥＤ照明電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）が用いられたＬＥＤ照明器具を駆動するＬＥＤ照明電源装置に関し、特に、工場等において製品の外観検査や選別検査などの検査ラインに使用されるＬＥＤ照明器具を点灯駆動するのに好適なＬＥＤ照明電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場における製品の外観検査や選別検査のために、ライン上を高速で移動する製品を撮影し、それにより得られた画像に対して画像認識などのデータ処理を行って製品の欠陥を見つけ出したり製品形状を判定したりする検査装置が利用されている。こうした検査装置では撮影対象の製品を照明するために様々な形態の照明器具が用いられているが、長寿命、省電力などの利点から、近年、ＬＥＤを光源としたＬＥＤ照明器具の利用が急速に進んでいる。
【０００３】
一般に、ＬＥＤ照明器具の点灯駆動方法として、ＰＷＭ（パルス幅変調）制御と定電流制御とが知られている。ＰＷＭ制御では、ＬＥＤ照明器具に供給する矩形波駆動電圧のパルス幅を可変することにより調光が行える。他方、定電流制御では、ＬＥＤ照明器具に供給する直流電流の電流値を可変することにより調光が行える。上述した検査用ＬＥＤ照明器具を点灯駆動する電源装置では、従来、ＰＷＭ制御が広く利用されている（特許文献１、２参照）。その主な理由は次の通りである。
【０００４】
検査用ＬＥＤ照明器具は一般家庭用ＬＥＤ照明器具とは異なり、用いられるＬＥＤの特性の幅が広く、同一の定格電圧仕様をもつ器具であっても使用されるＬＥＤの個数が様々である。定電流制御を行う場合には、使用されるＬＥＤ照明器具に搭載されているＬＥＤの数や特性などの構成に応じて電源から供給する電流値を調整する必要があるため、上記のように使用される器具が様々である場合、調整が非常に煩雑である。これに対し、ＰＷＭ制御では、ＬＥＤ照明器具に印加する電圧は該器具の構成に依らず一定でよく、パルス幅の簡便な制御により器具の構成の相違に対応できるとともに調光も行えることから、面倒な手動調整が不要であるとともにコスト的にも有利である。
【０００５】
しかしながら、ＰＷＭ制御の場合には非常に高速ではあるもののＬＥＤは点滅を繰り返すため、検査対象の製品が照明されている期間と照明されていない期間とが生じる。近年、検査の高速化の要求に応えて検査装置における撮像もますます高速になってきており、そうなると照明の点滅の影響が撮影された画像に現れるおそれがある。こうした影響を回避するには、ＰＷＭ制御ではなく定電流制御を利用しＬＥＤ照明器具を連続的に点灯させることが必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−３００８７１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５３１５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みて成されたものであり、例えば検査装置に用いられる検査用ＬＥＤ照明器具を定電流制御により点灯駆動するＬＥＤ照明電源装置において、ＬＥＤの数や特性が相違するなど多様なＬＥＤ照明器具に対し煩雑な手動調整を不要とすることにより、使用するＬＥＤ照明器具について高い汎用性を実現することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために成された本発明は、複数のＬＥＤが用いられたＬＥＤ照明器具を定電流制御により点灯駆動するＬＥＤ照明電源装置において、
複数のＬＥＤが用いられたＬＥＤ照明器具を定電流制御により点灯駆動するＬＥＤ照明電源装置において、
a)負荷として接続されたＬＥＤ照明器具に該照明器具の電圧仕様により異なる規定の一定電圧を印加した状態で該照明器具に流れる電流を検知する手段であって、ＬＥＤ照明器具への一定電圧の印加を開始した時点から所定時間が経過した時点で該照明器具に流れる電流を検知する電流検知手段と、
b)前記電流検知手段により検知された電流値に基づいて、定電流制御による調光時の最大出力電流を設定するための制御情報を作成して記憶する定電流制御情報取得手段と、
c)外部から所定の指令が与えられたときに、前記電流検知手段がＬＥＤ照明器具に規定の一定電圧を印加して該照明器具に流れる電流を検知し、前記定電流制御情報取得手段が検知された電流値に基づいて定電流制御による調光時の最大出力電流を設定するための制御情報を作成して記憶するように制御する制御手段と、
d)前記定電流制御情報取得手段により記憶されている制御情報を用いて１００％調光に対応する最大出力電流を設定し、外部からの調光指示に応じて０〜１００％調光に対応した一定電流を出力する定電流供給手段と、
を備えることを特徴としている。
【０００９】
本発明に係るＬＥＤ照明電源装置において、外部から所定の指令が与えられると、これに対応して電流検知手段は該装置に負荷として接続されているＬＥＤ照明器具に規定の一定電圧を印加する。この規定の一定電圧はＬＥＤ照明器具の電圧仕様により異なる。通常のＬＥＤ照明器具では、規定の一定電圧が印加されると該照明器具に許容される最大電流が流れるから、電流検知手段はそのときに接続されているＬＥＤ照明器具の最大電流を検知することができる。通常、最大電流は器具に使用されているＬＥＤの数（素子数）に依存し、素子数が多いほど最大電流が大きい。
【００１０】
定電流制御情報取得手段は、その最大電流の電流値に基づいて、定電流制御による調光時の最大出力電流を設定するための制御情報を作成して記憶する。例えば、基準電流の値Ｉｓを予め定めておき、電流検知手段により検知された電流値Ｉｍと基準電流値Ｉｓとの比（Ｉｍ／Ｉｓ）を制御情報とすることができる。
【００１１】
定電流供給手段は上記制御情報を用いて１００％調光に対応する最大出力電流を設定し、外部からの調光指示に応じて０〜１００％調光に対応した一定電流を負荷、つまりＬＥＤ照明器具に出力し、該器具を連続的に点灯させる。このような定電流制御に際しては、負荷であるＬＥＤ照明器具の素子数などに応じて予め記憶された制御情報が利用されるので、ＬＥＤ照明器具の構成に依らず該器具の最大電流を１００％調光とした定電流制御による調光が可能となる。また、制御情報の取得は自動的に行われるので、作業者による煩雑な作業を省くことができる。
【００１２】
本発明に係るＬＥＤ照明電源装置では、負荷であるＬＥＤ照明器具が交換された場合に制御情報を取得し直すことが望ましい。そこで、本発明に係るＬＥＤ照明電源装置では、外部から所定の指令が与えられたときに、前記電流検知手段がＬＥＤ照明器具に規定の一定電圧を印加して該照明器具に流れる電流を検知し、前記定電流制御情報取得手段は検知された電流値に基づいて、定電流制御による調光時の最大出力電流を設定するための制御情報を作成して記憶する。一方、前記所定の指令が与えられないときには、前記電流検知手段による電流検知及び前記定電流制御情報取得手段による制御情報の作成を実行せずに、前記定電流供給手段により、制御情報を用いた定電流制御による調光を行う。
【００１３】
このような構成とすることで、ＬＥＤ照明器具を交換したような場合に外部から所定の指令を与えることにより、その時点で接続されているＬＥＤ照明器具に対応した制御情報を自動的に取得し直すようにすることができる。
【００１４】
また本発明に係るＬＥＤ照明電源装置において、前記電流検知手段は、ＬＥＤ照明器具への一定電圧の印加を開始した時点から所定時間が経過した時点で該照明器具に流れる電流を検知する構成としている。ここで、所定時間とは、一般的なＬＥＤに電流が供給されたときの温度上昇に起因する電流の変化の状況に基づいて予め決められた値、又は、外部から入力設定される値のいずれでもよい。
【００１５】
一般に、ＬＥＤは点灯に伴い発熱し、温度上昇に従い電流が増加する。これに対し、上記所定の時間が適切に設定されていれば、ＬＥＤ照明器具中の各ＬＥＤの温度上昇が収まり電流の変化も収まった状態で最大電流を検知することができる。これにより、負荷であるＬＥＤ照明器具に対応して、より正確な制御情報を得ることができ、定電流制御による調光時の照度も一層正確になる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るＬＥＤ照明電源装置によれば、同一の電圧仕様であってＬＥＤ数が異なる等の多様な構成のＬＥＤ照明器具に対し、定電流制御による良好な調光を実現することができる。また、多様な構成のＬＥＤ照明器具に対応するために作業者による煩雑な調整や作業を必要としないので、ユーザーにおいては１台の電源装置を汎用的に利用することができ非常に使い勝手がよい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例であるＬＥＤ照明電源装置のブロック構成図。
【図２】本実施例のＬＥＤ照明電源装置における初期設定時の制御フローチャート。
【図３】本実施例のＬＥＤ照明電源装置における初期設定及び定電流制御による調光動作の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施例である検査用ＬＥＤ照明電源装置を添付図面を参照して説明する。図１は本実施例の検査用ＬＥＤ照明電源装置のブロック構成図である。
【００１９】
本実施例の検査用ＬＥＤ照明電源装置１は、数十〜数百個程度のＬＥＤが用いられた検査用のＬＥＤ照明器具２を点灯駆動するものである。一般的なＬＥＤ照明器具の電圧仕様は、＋１２Ｖ、＋２４Ｖ、＋４８Ｖなどである。本実施例の検査用ＬＥＤ照明電源装置１は、主要なブロックとして、負荷であるＬＥＤ照明器具２に駆動電流を供給する定電流出力部１３と、ＣＰＵなどを含み装置全体の動作制御を司る制御部１０と、該制御部１０の制御の下に定電流出力部１３から出力される電流値を制御する出力制御部１１と、ＬＥＤ照明器具２に流れる電流値を検知する電流検知部１４と、検知された電流値に基づいて本発明における制御情報に相当する制御用係数を算出する係数演算部１５と、作業者による操作を受け付ける又は接続された外部のコンピュータ等（図示しない）からの指示を受け付ける入力部１６と、を備える。
【００２０】
図２は本実施例の検査用ＬＥＤ照明電源装置における初期設定時の制御フローチャートである。図１に加え図２を参照して、本実施例の検査用ＬＥＤ照明電源装置における特徴的な動作について詳述する。
【００２１】
本実施例の検査用ＬＥＤ照明電源装置１において、入力部１６では通常の点灯駆動を行うモードのほかに、本装置１に接続されたＬＥＤ照明器具２を適切に駆動するための初期設定を行う「設定モード」の選択が可能となっている。本装置１の電源が投入され動作を開始する際に、制御部１０はまず入力部１６において「設定モード」が指定されているか否かを判定する（ステップＳ１）。
【００２２】
ステップＳ１において「設定モード」が指定されていると判定されると、制御部１０は検出待機時間を定める（ステップＳ２）。検出待機時間は予め制御部１０の内部に記憶されている値を用いるようにしてもよいが、入力部１６において作業者が検出待機時間を適宜入力設定できるようにしてもよい。次に制御部１０は、出力制御部１１を介して規定の一定電圧を負荷、つまりＬＥＤ照明器具２に印加するように定電流出力部１３を制御する（ステップＳ３）。このときの規定の一定電圧はＬＥＤ照明器具２の電圧仕様に応じたものとする。例えば＋１２Ｖ仕様（ＰＷＭ制御で使用する場合の電圧が＋１２Ｖであるもの）のＬＥＤ照明器具であれば、規定電圧を＋１２Ｖとする。また、このときには定電流出力部１３における定電流制御は実行せず、ＬＥＤ照明器具２に供給される電流の上限を実質的に制限しない。これにより、定電流出力部１３からＬＥＤ照明器具２にその器具２の素子数やＬＥＤ特性などにより決まる許容される最大電流が供給され、ＬＥＤ照明器具２が点灯する。
【００２３】
点灯開始と同時に制御部１０は内部タイマによる計時を開始し（ステップＳ４）、その計時がステップＳ２で設定した検出待機時間を過ぎたか否かを繰り返し判定する（ステップＳ５）。そして、検出待機時間が経過したならば、電流検知部１４がＬＥＤ照明器具２に流れる電流、つまり最大電流を検知する（ステップＳ６）。
【００２４】
上述のようにＬＥＤ照明器具２の各ＬＥＤに駆動電流が供給されて点灯すると、それに伴って発生する熱の影響で電流は次第に増加する。そのため、点灯開始直後のＬＥＤの温度が低い状態で電流検知部１４が電流値を検知しても正確さを欠くことになる。これに対し、本実施例のＬＥＤ照明電源装置１では、点灯開始時点から検出待機時間が経過するまで待って、即ち、その時間だけＬＥＤ照明器具２を点灯し続けた後に、電流を検知するようにしているので、ＬＥＤの温度が或る程度上昇した状態における正確性の高い電流値を取得することができる。
【００２５】
なお、最大電流又はそれに近い電流が連続的に供給された状態で温度上昇によりＬＥＤに流れる電流が増加する場合の、その電流増加がほぼ収束するまでに要するおおよその時間は、実験により予め求めることができる。そこで、こうした実験に基づいて、予め検出待機時間を決めておくようにすることができる。一方、上述したように、検出待機時間を入力部１６から入力設定できるようにしておけば、温度上昇が極端に小さい又は大きいような特殊な構成のＬＥＤ照明器具を用いる場合にも、温度変化による電流の増減の影響を正確に排除することができる。
【００２６】
前述のように、規定の一定電圧が印加された状態でＬＥＤ照明器具２に流れる電流の値は該器具２に使用されているＬＥＤの個数や特性に依存する。そこで、係数演算部１５は電流検知部１４において検知された電流値を読み込み、この電流値が最大出力、つまり１００％調光の出力となるように制御用係数を算出する（ステップＳ７）。
【００２７】
制御用係数の求め方の一例を、図３を参照して説明する。
いま、図３（ａ）に示すように、或るＬＥＤ照明器具ａでは規定電圧＋Ｖ（例えば＋１２Ｖ）を印加した状態での電流値が１［Ａ］、別のＬＥＤ照明器具ｂでは同じ規定電圧＋Ｖを印加した状態での電流値が０．５［Ａ］であったとする。これら電流値がいずれも１００％調光時の出力であるとし、予め決めた基準電流Ｉｓに対する実測の電流値Ｉｍの比から制御用係数を求める。例えば、ここでは基準電流Ｉｓを１［Ａ］とし、Ｉｍ／Ｉｓにより制御用係数を求める。したがって、ＬＥＤ照明器具ａに対する制御用係数は「１」、ＬＥＤ照明器具ｂに対する制御用係数は「０．５」となる。即ち、これは、１００％調光の出力を実現するために供給する電流を、ＬＥＤ照明器具ｂではＬＥＤ照明器具ａの１／２にする必要があることを意味している。例えば規定電圧＋Ｖを印加した状態での電流値が０．７５［Ａ］であれば、そのときのＬＥＤ照明器具に対する制御用係数は０．７５と求まる。
【００２８】
以上のように「設定モード」において係数演算部１５で算出された制御用係数は出力制御部１１に内蔵された係数記憶部１２に記憶され（ステップＳ８）、この「設定モード」の動作は終了する。「設定モード」が指定された後のステップＳ１〜Ｓ８の処理は全て自動で行われ、作業者等の人手を要する作業・処理はない。
【００２９】
一方、ステップＳ１において「設定モード」でないと判定された場合には、ＬＥＤ照明器具２を通常通り点灯させるモードであるからステップＳ１からＳ９へと進み、通常の定電流駆動を実行する。即ち、出力制御部１１は指示された光量設定（０〜１００％調光の範囲の離散的設定又は連続設定）に応じた一定電流を供給するように定電流出力部１３を制御し、定電流出力部１３からＬＥＤ照明器具２に一定電流が供給されることにより該ＬＥＤ照明器具２は一定発光強度で点灯する。この際に、出力制御部１１は係数記憶部１２に記憶されている制御用係数を制御に使用する。
【００３０】
具体的には、最大出力（１００％調光）に対する最大電流を基準電流Ｉｓ×制御用係数により求め、それにより定まる最大電流を１００％とした０〜１００％の範囲で光量設定に応じた電流を定める。図３（ｂ）は制御用係数が０．５である場合の光量設定と電流との関係を示す図である。制御用係数が０．５である場合、最大電流はＩｓ×０．５＝０．５［Ａ］となり、図示するように０〜１００％の調光を０〜０．５［Ａ］の範囲の定電流制御を行うことで実現する。また、制御用係数が１である場合には、最大電流は１［Ａ］となり、０〜１００％の調光を０〜１［Ａ］の範囲の定電流制御を行うことで実現する。
【００３１】
このように本実施例の検査用ＬＥＤ照明電源装置１では、使用されるＬＥＤ照明器具２の構成、具体的には素子数やＬＥＤ特性が多様であっても、「設定モード」を実行させてそのときに接続されているＬＥＤ照明器具２に適合した制御用係数を算出して係数記憶部１２に記憶させておくことにより、そのＬＥＤ照明器具２に応じた正確な調光を定電流制御で実現することができる。
【００３２】
なお、上記ステップＳ３においては接続されたＬＥＤ照明器具２に規定された一定電圧を印加する必要がある。一般的なＬＥＤ照明器具の電圧仕様には＋１２Ｖのほか、＋２４Ｖ、＋４８Ｖなどがあるから、その電圧仕様については入力部１６から設定できるようにしておくとよい。
【００３３】
なお、上記実施例は本発明の一例にすぎず、本発明の趣旨の範囲で適宜変形や修正、追加を加えても本願特許請求の範囲に包含されることは明らかである。
【００３４】
例えば上記実施例は、検査装置用のＬＥＤ照明器具を駆動する電源装置に本発明を適用したものであるが、本発明に係るＬＥＤ照明電源装置は検査用に限らず様々な用途のＬＥＤ照明器具を駆動する電源装置に適用することができる。具体的には、入力電圧仕様が決まっているＬＥＤ照明器具であれば、本発明に係るＬＥＤ照明電源装置が有用である。例えばこうしたＬＥＤ照明器具による一般照明や公共用照明（例えばトンネル内照明、街路灯、スタジアム照明など）に対して本発明に係るＬＥＤ照明電源装置を用いた場合、将来的にＬＥＤ素子の技術進歩により照度を保ちながら素子数が少なく駆動電流も少ないＬＥＤ照明器具が市販され、照明器具をこうした最新のものに交換する必要が生じたときでも、ＬＥＤ照明器具の入力電圧仕様が合ってさえいれば電源装置自体を交換することなく最新のＬＥＤ照明器具に対応した調光制御が可能となる。
【符号の説明】
【００３５】
１…検査用ＬＥＤ照明電源装置
１０…制御部
１１…出力制御部
１２…係数記憶部
１３…定電流出力部
１４…電流検知部
１５…係数演算部
１６…入力部
２…ＬＥＤ照明器具
【図１】
0005549873.tif 000002
【図２】
0005549873.tif 000003
【図３】
0005549873.tif 000004