(57)【要約】【課題】簡略な構成であってLED等の光源から安定した光量を提供し得る照明装置を提供する。【解決手段】LEDに対する印加電圧がLEDの温度に応じて変化することを着目し、この電圧の変化量に応じてペルチェ素子等の温度制御装置を動作させる。【選択図】図１
2005072218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子およびその近傍に配置された温度制御装置を有する照明装置における前記発光素子の温度を管理する方法であって、
前記発光素子の発光状態における温度変化に伴って、前記発光素子および前記温度制御装置のいずれかの電圧もしくは電流を検知し、
その検知結果に基づいて前記温度制御装置を制御することを特徴とする発光素子の温度管理方法。
【請求項２】
発光素子およびその近傍に配置された温度制御装置を有する照明装置における前記発光素子の温度を管理する装置であって、
前記発光素子および前記温度制御装置のいずれかの電圧もしくは電流を検知する測定系を有し、
前記温度制御装置は前記測定系により測定された前記電圧もしくは電流に基づいて制御されることを特徴とする発光素子の温度管理装置。
【請求項３】
発光ダイオードと、前記発光ダイオード近傍に配置された温度制御装置とを有する照明装置であって、
前記発光ダイオードに定電流を与える電源装置と、
前記発光ダイオードに印可される電圧を測定する電圧測定装置とをさらに有し、
前記電圧測定装置の測定結果に基づいて前記温度制御装置による温度制御がなされることを特徴とする照明装置。
【請求項４】
発光ダイオードと、前記発光ダイオード近傍に配置されたペルチェ素子とを有する照明装置であって、
前記発光ダイオードに定電流を与える電源装置と、
前記ペルチェ素子が発生する電流の値を測定する電流測定装置とをさらに有し、
前記電流測定装置の測定結果に基づいて前記ペルチェ素子に与えられる電流値が制御されることを特徴とする照明装置。
【請求項５】
発光ダイオードと、前記発光ダイオード近傍に配置された温度制御装置とを有する照明装置であって、
前記発光ダイオードに定電流を与える電源装置と、
前記発光ダイオードに印可される電圧若しくは前記温度制御装置に与えられる電流の内少なくとも一方を測定する測定装置とをさらに有し、
前記温度制御装置は前記電圧もしくは前記電流に基づいて制御されることを特徴とする照明装置。
【請求項６】
光源と前記光源近傍に配置された温度制御装置とを有する照明装置であって、
前記光源用の電源と、
前記温度制御装置用の電源と、
前記光源の温度変化に応じて変化する、前記光源および前記温度制御装置の少なくとも一方の電圧もしくは電流の変化を検出する測定系とをさらに有し
前記温度制御装置用の電源からの出力が前記測定系の検出結果に基づいて制御されることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード等、発光素子によって構成された照明装置に関する。より詳細には、安定した光量を提供し且つ長寿命の照明装置に用いられる発光素子における温度管理方法および温度管理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、カメラを用いて対象物を撮影し、その撮影結果に基づいて対象物の品質管理を行う検査装置がある。このような検査装置においては、対象物の影像をより明瞭なものとするために、対象物を照らす照明装置も同時に用いられている。この照明装置には、本来指向性が高く反射板等が不要であること、小型低消費電力であること等の理由から、発光ダイオードを複数個用いたものが使用されている。
【０００３】
しかし、発光ダイオードはその温度が使用状況に応じて変化し、且つその温度変化に応じて光量も変化するという特性を有している。具体的にはその温度が上昇した場合には光量が低下してしまい、例えば点灯後光量が一時的に安定した後は、点灯時間の経過と共にその温度が上昇して光量が低下するという課題がある。このため、通常これら発光ダイオードは、その近傍に温度測定装置およびペルチェ素子等の冷却装置を配置し、その温度を制御しながら使用されている。
【０００４】
発光ダイオードを照明装置として用い且つその温度管理を行っている従来技術としては、以下の特許文献１〜３が例示される。
【特許文献１】特開２００２−１０１２７４号公報
【特許文献２】特開２００１−０４３７２８号公報
【特許文献３】特開２０００−３３７９６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通常、上述の温度測定装置としては、特許文献１に示されるサーミスタ、あるいは特許文献２に示される熱電対等が用いられる。これら温度測定装置は、熱伝導率の高い部材を介して、発光ダイオードが固定される部材と熱的に導通した状態で固定されている。従って、これら温度測定装置は、実際には発光ダイオードの温度を直接測定していない。また、これら温度測定装置は、個々に配線を必要とすることから、複数の発光ダイオードを装着した照明装置においては、個々の発光ダイオードの温度を測定することも実際的ではないと考えられる。
【０００６】
すなわち、従来の構成においては、発光ダイオードの温度状態を直接的に把握することは困難であった。また、発光ダイオードの実際の温度と測定温度との間に生じる誤差は、温度測定装置の配置等に依存して変化する可能性があった。さらには、例えば複数の発光ダイオードを有する照明装置の場合、温度測定点とは離れた位置に存在する発光ダイオードの温度が変化し、その光量が変化したとしてもこれを検出することも困難であった。
【０００７】
これら要因によって、照明装置としての対象物の照明状態が変化した場合、その変化量は通常の撮影条件においてはこれまでは問題とならなかった、あるいは問題とならない条件にて撮影等が行われていた。しかし、例えば、電子部品の実装状態を検査する場合、電子部品、実装基板等が小型化し、且つその材質における色調等が近いものとなると、上述した照明状態の変化が無視できなくなることも考えられる。また、カメラ、照明装置が小型化した場合、温度測定装置を照明装置内に配置すること自体が困難となる場合も想定される。
【０００８】
本発明は、以上の状況に鑑みて為されたものであり、照明装置等における発光ダイオード等の個々の温度状況を把握し、その制御を可能とする温度管理方法および温度管理装置を提供することを目的としている。また、当該温度管理装置を用いて、より安定した光量を維持して対象物を照明可能な照明装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る発光素子の温度管理方法は、発光素子およびその近傍に配置された温度制御装置を有する照明装置における発光素子の温度を管理する方法であって、発光素子の発光状態における温度変化に伴って発光素子および温度制御装置のいずれかの電圧もしくは電流を検知し、その検知結果に基づいて温度制御装置を制御することを特徴としている。
【００１０】
また、上記課題を解決するために、本発明に係る発光素子の温度管理装置は、発光素子およびその近傍に配置された温度制御装置を有する照明装置における発光素子の温度を管理する装置であって、発光素子および温度制御装置のいずれかの電圧もしくは電流を検知する測定系を有し、温度制御装置は測定系により測定された電圧もしくは電流に基づいて制御されることを特徴としている。
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明に係る照明装置は、発光ダイオードと、発光ダイオード近傍に配置された温度制御装置とを有する照明装置であって、発光ダイオードに定電流を与える電源装置と、発光ダイオードに印可される電圧を測定する電圧測定装置とをさらに有し、電圧測定装置の測定結果に基づいて温度制御装置による温度制御がなされることを特徴としている。通常、発光ダイオードは、その温度が変化した場合に、温度変化に伴って印加電圧変化し、個々の変化量に一定の関係を有している。本発明においては、この関係に着目し、印加電圧の変化を測定し、この測定結果に基づいて温度制御装置による発光ダイオードの冷却等を行うこととしている。
【００１２】
また、上記課題を解決するために、本発明に係る照明装置は、発光ダイオードと、発光ダイオード近傍に配置されたペルチェ素子とを有する照明装置であって、発光ダイオードに定電流を与える電源装置と、ペルチェ素子が発生する電流の値を測定する電流測定装置とをさらに有し、電流測定装置の測定結果に基づいてペルチェ素子に与えられる電流値が制御されることを特徴としている。ペルチェ素子は、冷却面と放熱面とを有しており、これらの温度関係が変化した場合にその変化量に基づいた電流を発生する、いわゆるゼーベック効果を有することが知られている。このゼーベック効果に基づく電流の値を測定し、その測定結果に基づいてペルチェ素子を制御することによって、ペルチェ素子および当該ペルチェ素子に冷却される対象物を所定の温度に保つことが可能となる。
【００１３】
また、上記課題を解決するために、本発明に係る照明装置は、発光ダイオードと、発光ダイオード近傍に配置された温度制御装置とを有する照明装置であって、発光ダイオードに定電流を与える電源装置と、発光ダイオードに印可される電圧若しくは温度制御装置に与えられる電流の内少なくとも一方を測定する測定装置とをさらに有し、温度制御装置は電圧もしくは前記電流に基づいて制御されることを特徴としている。
【００１４】
また、上記課題を解決するために、本発明に係る照明装置は、光源と光源近傍に配置された温度制御装置とを有する照明装置であって、光源用の電源と、温度制御装置用の電源と、光源の温度変化に応じて変化する光源および温度制御装置の少なくとも一方の電圧もしくは電流の変化を検出する測定系とをさらに有し、温度制御装置用の電源からの出力が測定系の検出結果に基づいて制御されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の第一の態様に係る温度管理装置あるいは第二の態様に係る温度管理装置によれば、温度計測装置等を用いることなく、発光素子たる発光ダイオードおよび温度制御装置たるペルチェ素子の少なくとも一方において、発光ダイオードの発光時の温度変化に応じて生じる電圧もしくは電流を検知し、その検知結果に基づいてペルチェ素子を動作させることとしている。従って、従来技術において温度計等の存在によって生じる可能性のあった諸問題は、ほぼ全て防止することが可能となる。
【００１６】
本発明の第三の態様に係る照明装置によれば、温度計測装置等を用いることなく、発光ダイオードに与えられる電圧の変化に基づいて、発光ダイオードの温度を直接的且つ擬似的に得ることとしている。従って、従来技術において温度計等の存在によって生じる可能性のあった諸問題は、ほぼ全て防止することが可能となる。また、発光ダイオードを複数個用いた場合であっても、その回路構成を簡略化することが可能であり、かつ個々の発光ダイオードの輝度を精度良く調整することが可能となる。従って、本発明によれば、常に安定した照明状態を提供する照明装置を得ることが可能となる。
【００１７】
また、本発明の第四の態様に係る照明装置によれば、発光ダイオードの温度変化に換えて、温度制御装置たるペルチェ素子が温度変化することで発生する電流を測定し、この測定結果に基づいてペルチェ素子に対してフィードバックをかけることとしている。従って、温度計等を必須とする従来の構成と比較した場合、前述した第一の態様と同等の効果が得られる。また、前述した第一の態様と比較すると、発光ダイオードの状態を直接検知するわけではないので照明装置としての光量を一定に保つという点では劣る。しかしながら、ペルチェ素子および当該素子が固定された放熱板等からなる温度制御装置の熱容量が大きい場合には、温度制御装置自体の温度をより安定して保てるという効果が得られる。
【００１８】
なお、上述した第三の態様および第四の態様は、単一の照明装置に対して並置して用いることも可能である。本発明は、発光ダイオードあるいは温度制御装置たるペルチェ素子各々が接続される電源の出力端子に対して、その出力の変化を検知できるように配線を追加するのみで実施可能であり、電源近傍に切り替えスイッチおよび電圧あるいは電流の測定装置を配置すれば良い。従って、これら両者を共に配置する事も容易であり、当該構成とすることで発光ダイオードの発光状態をより安定させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施の形態に関して、以下に図面を参照して説明する。図１は、第一の実施の形態に係る照明装置の概略構成を示すブロック図である。また、図２は、電圧等を測定する測定系の実際の配置を示している。本発明に係る照明装置１は、発光ダイオード（以下LED）３と、LED用電源５と、温度制御装置（ペルチェ素子）７と、温度制御装置用電源９と、電圧測定系１１とから構成されている。実際の電圧測定系１１は、図２に示すように、LEDに印加される電圧を測定するように配置される。
【００２０】
前述したようにLED３は、その温度変化に伴って一定電流を通電するために要する電圧が変化する。この変化量を図２に示すように配置した電圧測定系１１により測定することで、LED３の温度を知ることが可能となる。なお、本実施例においては、得られた電圧変化に基づいて、直接ペルチェ素子７に加えられる電圧を制御することとしている。しかしながら、得られた電圧変化から温度を一旦求めることとし、この温度に基づいてペルチェ素子７を動作させることとしても良い。
【００２１】
図３は、第二の実施の形態に係る照明装置の概略構成を示すブロック図である。また、図４は、電圧等を測定する測定系の実際の配置を示している。本発明に係る照明装置１は、発光ダイオード（以下LED）３と、LED用電源５と、温度制御装置（ペルチェ素子）７と、温度制御装置用電源９と、電流測定系１２とから構成されている。実際の電流測定系１２は、図４に示すように、ペルチェ素子７に印加される電圧を測定するように配置される。
【００２２】
ペルチェ素子７は、LED３と略接触するように配置されており、LED側が冷却面７ａであり、その反対側にはヒートシンク７ｂ等が配置されている。ペルチェ素子７は、この両面の温度差に応じて電流を発生することが知られている。この電流を電流測定系１２によって測定することで、ペルチェ素子７およびこれに略接触するLED３の温度変化を知ることが可能となる。この温度変化を相殺するようにペルチェ素子７に対する通電を行うことによってLED３等の温度を安定化させることが可能となる。
【００２３】
以上に述べたような実施の形態とすることにより、照明装置における発光ダイオード（LED）をより安定した温度状態で使用することが可能となる。また、本実施の形態によれば、温度計等の構成を要さないことから、これら構成に起因する測定位置の誤差、温度計の接続不良等の不安定要因を取り除くことが可能となり、より安定した照明系を提供することが可能となる。なお、図中等LEDの数に関しては特に記述していないが、LEDおよびその電源等はその用途に応じて適宜変更されるべきであり、電圧および電流の測定系統は求められる温度の安定性に応じてその数を随時定めることとすれば良い。
【実施例１】
【００２４】
次に、本発明に係る照明装置を用いた実施例について、図面を参照して説明する。図５は、本発明に係る照明装置をユニット化し、これをカメラに取り付けた状態の概略斜視図を、図６は、その断面概略をそれぞれ示している。照明装置１は略環状の形状を有し、その貫通孔部分にカメラ２０が挿貫されている。また、照明装置１は、複数のLED３が下方に向けて固定された環状のLEDケース１４と、LEDケース１４裏面に密着する環状のペルチェ素子７を有する。
【００２５】
LEDケース１４の貫通孔の内周部分にはペルチェ素子７とも密着する円筒状の伝熱体１６が密着固定されている。カメラ２０は伝熱体１６に密着して貫通しており、この伝熱体１６を介して、LEDケース１４と同じ温度に保持される。また、ペルチェ素子７はLEDケース１４との密着面とは逆の面に放熱板（図４におけるヒートシンク７ｂに対応する。）１８が取り付けられており、ペルチェ素子７の冷却効率を高めている。LED３およびペルチェ素子７は、不図示の電源および測定系に各々接続されており、上述した本発明に従ってその温度を一定に保持している。
【００２６】
以上の構成からなる照明装置１を用いることによって、カメラ２０の被写体は常に安定した光量により照らされることとなり、明瞭な被写体像を安定して得ることが可能となる。また、LED３およびペルチェ素子７の電源、およびこれらの制御に要する構成を、全て照明装置１とは別個に構築することが可能となり、カメラ２０に固定することが容易な小型・簡易な構成であり且つ安定した光量を提供し得る照明装置を提供することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の実施例として、安定した光量によって照明された物品をカメラにて検査する構成に対して用いられる照明装置を例示した。しかしながら、本発明の実施は、当該分野に限られず、LEDの指向性等を利用した種々の光学機器に対して適用することが可能である。また、本発明の思想は、LEDに対してのみ適用されるものではなく、その使用温度が安定しなければ提供し得る光量も安定しない光源に対しても応用可能である。具体的には、当該光源を冷却あるいは過熱することで安定した光量を提供する光源に対して、温度を直接的に得るのではなくその電圧等あるいは温度制御装置の電圧等からその使用状況を得て、これをフィードバックする構成とすることでその光源の温度制御を行うこととすれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る照明装置における回路構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示すブロック図の主要部を示す回路図である。
【図３】本発明の第二の実施形態に係る照明装置における回路構成を示すブロック図である。
【図４】図３に示すブロック図の主要部を示す回路図である。
【図５】本発明の実施例に係る照明装置を取り付けたカメラの概略構成を示す図である。
【図６】図５に示す構成の断面概略を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１：照明装置
３：発光ダイオード（LED）
５：LED用電源
７：温度制御装置（ペルチェ素子）
９：温度制御装置用電源
１１：電圧測定系
１２：電流測定系
１４：LEDケース
１６：伝熱体
１８：放熱板
２０：カメラ
【図１】
2005072218.tif 000003
【図２】
2005072218.tif 000004
【図３】
2005072218.tif 000005
【図４】
2005072218.tif 000006
【図５】
2005072218.tif 000007
【図６】
2005072218.tif 000008