(57)【要約】  光源と、前記光源を駆動するように構成されたコントローラと、前記コントローラと通信し、前記光源の少なくとも一つの可変特性の履歴及び／又は前記光源の少なくとも一つの固定特性の少なくとも一つを与える少なくとも一つのパラメータを保存するように構成されたメモリと、を有し、前記コントローラは、保存された前記可変特性の履歴、前記固定特性の値又は両方の中の一つに従って前記光源を駆動するように構成されていることを特徴とする照明システム。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源を駆動するように構成されたコントローラと、
前記コントローラと通信し、前記光源の少なくとも一つの可変特性の履歴及び／又は前記光源の少なくとも一つの固定特性の少なくとも一つを与える少なくとも一つのパラメータを保存するように構成されたメモリと、を有し、
前記コントローラは、保存された前記可変特性の履歴、前記固定特性の値又は両方の中の一つに従って前記光源を駆動するように構成されていることを特徴とする照明システム。
【請求項２】
前記可変特性は、光源温度、環境温度、光源駆動電流、光源ストリング駆動電流、光源活動期間、光源輝度及び光源劣化の１又は２以上にあたることを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
【請求項３】
被検体の光源への接近を測定するように構成された近接センサを有する光源と、
前記光源を駆動するように構成されたコントローラと、を有し、
前記コントローラは、前記近接センサの出力に応じて前記光源からの発光出力の量を制御するように構成されていることを特徴とする照明システム。
【請求項４】
前記コントローラは、被検体が所定の距離よりも前記光源へと接近する場合には、前記光源への電力を低下及び／又は削減させるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の照明システム。
【請求項５】
所定の公称最大駆動電流及び／又は最大駆動電圧を有する光源と、
駆動電流及び／又は駆動電圧を特定することによって、前記光源を駆動するように構成された照明コントローラと、を有し、
前記照明コントローラは、前記光源の温度を測定し、前記光源を駆動するために使用される電流及び／又は電圧を測定された前記温度の関数として決定するように構成され、前記コントローラは、前記決定が許容する場合には、前記公称最大駆動電流及び／又は電圧を超えて、前記光源を駆動するように構成されていることを特徴とする照明システム。
【請求項６】
前記コントローラは、前記光源の任意の部分の前記温度が所定の閾値に到達した場合には、前記光源への電力供給を遮断するように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の照明システム。
【請求項７】
少なくともメモリ及び／又はコントローラを収容し、これらとの電力接続を有する光源と、
前記光源を制御するように構成された照明コントローラと、を有し、
前記光源及び前記照明コントローラは、複数の前記電力接続によって接続され、
複数の前記電力接続に加えて信号伝送導体及び／又は複数の前記電力接続に重畳される信号をさらに有し、前記信号伝送導体及び前記電力接続に重畳される信号は、前記メモリ又はコントローラにデータを伝送するように構成されていることを特徴とする照明システム。
【請求項８】
前記光源上の第１位置における前記光源温度又は前記環境温度を測定するように構成された第１温度センサをさらに有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項９】
前記光源上の第２位置における前記光源温度を測定するように構成された第２温度センサをさらに有することを特徴とする請求項８に記載の照明システム。
【請求項１０】
前記コントローラは、前記第１位置、前記第２位置又は両方の位置での前記光源温度の履歴から経年劣化パラメータを計算するように構成されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の照明システム。
【請求項１１】
前記コントローラは、前記光源の任意の部分の前記温度が所定の閾値に到達した場合には、前記光源への電力供給を遮断するように構成されていることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項１２】
前記コントローラは、前記光源の経年劣化を前記光源駆動電流から計算するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項１３】
前記メモリは、前記メモリ内に経年劣化パラメータとして前記光源の経年劣化の履歴を保存するように構成されていることを特徴とする請求項１に直接又は間接的に従属する請求項１１に記載の照明システム。
【請求項１４】
前記固定特性は、光源温度／輝度グラフ曲線、光源電流／電圧グラフ曲線、光源駆動電流／輝度グラフ曲線、光源電流／電圧グラフ曲線、光源温度閾値、光源駆動電流閾値、前記光源を一意的に特定する光源シリアルナンバー、光源インダクタンス、光源キャパシタンス、及び、光源回路配置情報の１又は２以上にあたることを特徴とする請求項１に直接又は間接的に従属する請求項のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項１５】
前記コントローラは、光源回路配置情報に従って前記光源を構成する個々の構成要素の電力散逸を計算するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項１６】
前記コントローラは、前記光源を構成する個々の構成要素を独立して駆動するように構成されていることを特徴とする請求項１５に記載の照明システム。
【請求項１７】
前記コントローラは、前記光源回路配置に従って前記光源を構成する各構成要素を流れる電流を測定し、少なくとも２つの前記構成要素に流れる電流が等しくなるように前記光源を駆動するように構成されていることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の照明システム。
【請求項１８】
前記コントローラは、光源キャパシタンス特性及び／又はインダクタンス特性に従って光源パルスの立ち上がり及び立ち下がりエッジを計算するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項１９】
前記コントローラ及び前記光源の間に前記光源への駆動電流を供給するように構成された電力接続をさらに有することを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項２０】
前記電力接続は、前記メモリへのデータ入出力及び／又は前記メモリへの電力を伝送するように構成されていることを特徴とする請求項１９に記載の照明システム。
【請求項２１】
前記メモリは、前記光源に必須であることを特徴とする請求項１に直接又は間接的に従属する請求項のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項２２】
前記光源の近くの被検体の存在を検出するように構成された近接センサをさらに有することを特徴とする請求項１乃至２１のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項２３】
前記コントローラは、前記近接センサに応じて前記光源を駆動することを特徴とする請求項２２に記載の照明システム。
【請求項２４】
光源の保存された複数の前記特性は、個々の光の間の再現性を保証するために利用されることを特徴とする請求項１乃至２３のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項２５】
前記光源の計算された前記経年劣化は、前記経年劣化の補償のために用いられることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の照明システム。
【請求項２６】
前記光源の計算された前記経年劣化は、前記光源の交換が必要となる時期を予測するために用いられることを特徴とする請求項１２、１３又は２５に記載の照明システム。
【請求項２７】
前記コントローラは、温度測定を用いて前記光源の過駆動の量を増加させ又は最大化させるように構成されていることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項２８】
前記温度測定は、温度変化によって引き起こされる前記光源の複数の特性の変化に対する補償に利用可能であることを特徴とする請求項８乃至１１又は２７のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項２９】
前記コントローラは、前記光源の出力特性を利用して前記光源の出力を線形化するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至２８のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項３０】
請求項１乃至２９のいずれか一項に記載の照明システム内で利用されるように構成されていることを特徴とする光源。
【請求項３１】
マシンビジョンシステムで利用されるように構成されていることを特徴とする請求項３０に記載の光源。
【請求項３２】
請求項１乃至２９のいずれか一項に記載の照明システム内で利用されるように構成されていることを特徴とする照明コントローラ。
【請求項３３】
マシンビジョンシステムで利用されるように構成されていることを特徴とする請求項３２に記載の照明コントローラ。
【請求項３４】
パラメータとして光源の固定特性及び／又は少なくとも一つの前記光源の可変特性の履歴を保存し、前記光源を駆動するために使用される電圧及び／又は電流を決定する場合、前記パラメータにアクセスすることを特徴とする光源制御方法。
【請求項３５】
前記パラメータは、前記光源をその公称最大駆動電流及び／又は最大駆動電圧を超えて駆動するために利用される前記光源の過駆動のレベルを決定するために利用されることを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記光源の動作温度を測定し、前記測定温度から前記過駆動のレベルを決定することを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記パラメータとして前記光源の前記駆動電流の履歴を保存し、前記光源の経年劣化を判断するためにこれを前記光源の温度と共に利用することを特徴とする請求項３４乃至３６のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は照明システムおよび照明システムの駆動方法に関する。特に、しかしこれに限定されないが、照明システムは、自動検査、マシンビジョン等の分野で利用されるシステムである。通常、照明システムは、ＬＥＤ照明システムである。
【背景技術】
【０００２】
マシンビジョンシステム（ＭＶＳ）は、物体の画像または関心のある光景を撮り、何らかの方法で画像データを自動的に解析して、当該画像データの内容に関する測定または判定を生成するために利用可能なデータを抽出する複数の構成要素を有する。それらは、広く利用され、生物試料内の複数の粒子の計数から速度の計算、違反速度で走る自動車のナンバープレートの取得まで多様な種類のアプリケーションに応用されている。
【０００３】
複数のＬＥＤを利用するＭＶＳとの関連で照明システムの利用を説明することは有益であるが、これは、便宜的であり、限定を意図するものではない。
【０００４】
安定し、調和した照明は、取得される画像の品質を決定する際に有益であり、従って、ＭＶＳの性能を決定するうえでも有益である。一般的な照明アプリケーションのように、ＬＥＤベースの照明システムは、それらの耐用年数が長く、通常、ＭＶＳの耐用期間中に取り換える必要が無いため、また、画像取得の要求の通りに多種多様な照明ジオメトリを生成可能であるため、ますます利用されている。さらに、ＭＶＳの設計者は、有利に利用可能な特定の波長の光を生ずる複数のＬＥＤを選択することが可能である。
【０００５】
多くのＭＶＳアプリケーションは、システム内の一つ以上のカメラと同期して“点滅”する照明を必要とする。この点滅は、アプリケーションに応じて、定期的に実行することが可能であり、検出された事象に同期させることも可能である。複数のＬＥＤを点滅させた場合には、同程度のサイズ及びコストの光源に対してはるかに大きな光出力を許容する複数のＬＥＤの連続定格と比較して、著しく高出力で当該複数のＬＥＤを動作させることが可能である。これは、通常、“過駆動”とよばれる。しかし、これをＭＶＳにとって有益とするためには、非常に安定した点滅が実現されることを保証するとともに、過度の過駆動の適用によるダメージから当該複数のＬＥＤを保護すべく高度な制御により達成されなければならない。
【０００６】
すべてのＬＥＤは、使用に応じて自然に“経年劣化”し、いくつかの要素、すなわち、時間、平均光度レベル、デューティサイクル、複数の過駆動条件、複数の温度条件、複数の機械的な考慮事項によって、電源入力に対する発光出力が経時的に減衰することとなる。前述の通り、ＭＶＳにとって、長期及び短期の照明の安定性は、共に、性能に影響する。複数のＬＥＤを点滅及び過駆動する場合、点滅のタイミングの再現性もまた重要である。
【０００７】
ＬＥＤベースのＭＶＳの複数の光源は、通常、一つ以上のＬＥＤ２０１を使用して設計される（図１参照）。これらのＬＥＤ２０１は、通常、単一源によって並行して駆動されるいくつかのストリングにしばしば直列接続される複数のＬＥＤを有する一つ以上の“ストリング”２０２に配置される。これらのストリングは、それぞれ、直列に抵抗２０３を有していても良い。２０６は、更なるそのようなストリングの潜在的な存在を示している。単一の直列“ストリング”におけるすべてのＬＥＤには、いかなる時間においても、等しい電流が流れるであろう。しかし、駆動回路によって供給され、そのような電流を通電するために必要とされる電圧は、各ＬＥＤに対する個々のＶｆ（順方向電圧）の値の合計に左右されるであろう。また、仮に、各ストリングの順方向電圧Ｖｆの合計が同じでない場合には、並列に接続されたストリングでは、電流を各ストリング間に等しく分配することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
あるＭＶＳのＬＥＤ光源は、電源配線に簡単な直列抵抗２０４を含める及び/又は各ＬＥＤストリングに抵抗２０３を含めることによって公称電圧で動作するようにあらかじめ設計されている。この構成は、仮に前述のように、変動が生じた場合、電流を調節せず、次に望ましくない光度のばらつきをもたらし、また、直列抵抗において更なる熱を生成するであろう。さらに、このように構成された複数のＭＶＳ光源を過駆動させること（すなわち、設計されている定常状態動作条件を超えること）には、通常、直列抵抗が潜在的に高い駆動電圧につながるため、必要とされる過駆動割合に比例して増加する電圧が必要とされる。電流をコントロールすることによって駆動されるように設計された複数のＭＶＳ光源は、直列抵抗を必要とせず、それゆえに、発生する熱が少なく、そしてまた、過駆動に対して必要とされる電圧が低い。
【０００９】
あるＭＶＳのＬＥＤ光源の製造業者は、外部接続されるＬＥＤコントローラデバイスに、適合する光源のモデルを特定させるある種の“特徴的な”デバイスを光源内に収容する。様々な方法が、すべて光源への添え線を介して利用される。利用されるデバイスの例は、簡単な抵抗、モデルを決定するために用いられる値、または、光源に関係するデータを収容するＥＥＰＲＯＭメモリ装置である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様によれば、少なくとも以下の特徴の一部を有する照明システムが提供される：
【００１１】
光源と、前記光源を駆動するように構成されたコントローラと、前記コントローラと通信し、前記光源の少なくとも一つの可変特性の履歴及び／又は前記光源の少なくとも一つの固定特性の少なくとも一つを与える少なくとも一つのパラメータを保存するように構成されたメモリと、を有している。前記コントローラは、保存された前記可変特性の履歴、前記固定特性の値又は両方の中の一つに従って前記光源を駆動するように構成されていても良い。
【００１２】
このようなシステムを提供する実施の形態は、コントローラがより効率的に光源を駆動可能とすることにより、より予測可能な発光出力、光源のより長期の寿命、より少ないエネルギー消費等を与えることが可能となる点で有利である。
【００１３】
本発明の第２の態様によれば、パラメータとして光源の固定特性及び／又は少なくとも一つの前記光源の可変特性の履歴を保存し、前記光源を駆動するために使用される電圧及び／又は電流を決定する場合、前記パラメータにアクセスすることを特徴とする光源制御方法が提供される。
【００１４】
本発明の第３の態様によれば、通常マシンビジョンシステムで利用される、以下の少なくとも１つを有する照明システムが提供される：
【００１５】
被検体の光源への接近を測定するように構成された近接センサを有する光源と、前記光源を駆動するように構成されたコントローラと、を有し、前記コントローラは、前記近接センサの出力に応じて前記光源からの発光出力の量を制御するように構成されている。
【００１６】
このような態様の実施の形態の有利な点は、仮にユーザが光源に接近し過ぎた場合には、電力出力を低減することが可能であるため、光源の安全性の向上に役立つことが可能であるという点である。追加として或いは代替的に、おそらく所定の距離内に、被検体が光源に接近した際に、光源が出力するように構成された場合、システムの効率は改善されるであろう。
【００１７】
本発明の第４の態様によれば、通常マシンビジョンシステムで利用される、以下の少なくとも１つを有する照明システムが提供される。
【００１８】
所定の公称最大駆動電流及び／又は最大駆動電圧を有する光源と、駆動電流及び／又は駆動電圧を特定することによって、前記光源を駆動するように構成された照明コントローラと、を有し、前記照明コントローラは、前記光源の温度を測定し、前記光源を駆動するために使用される電流及び／又は電圧を測定された前記温度の関数として決定するように構成されていても良く、前記コントローラは、前記決定が許容する場合には、前記公称最大駆動電流及び／又は電圧を超えて、前記光源を駆動するように構成されている。
【００１９】
このような態様を提供する実施の形態の有利な点は、所定の光源から、期待されるであろう発光出力よりも大きい発光出力を得ることができる点である。これによって、このような実施の形態は、より大きな発光が利用可能となるため、より効率的であり且つ／或いはより性能が向上される。
【００２０】
本発明の第５の態様によれば、通常マシンビジョンシステムで利用される、以下の少なくとも１つを有する照明システムが提供される。
【００２１】
少なくともメモリ及び／又はコントローラを収容し、これらとの電力接続を有する光源と、前記光源を制御するように構成された照明コントローラと、を有し、前記光源及び前記照明コントローラは、複数の前記電力接続によって接続されても良く、複数の前記電力接続に加えて信号伝送導体及び／又は複数の前記電力接続に重畳される信号をさらに有し、前記信号伝送導体及び前記電力接続に重畳される信号は、前記メモリ又はコントローラにデータを伝送するように構成されている。
【００２２】
このような本発明の態様を提供する実施の形態の有利な点は、メモリ及び／又はコントローラが光源内で電力を供給されることを許容する点である。
【００２３】
当業者であれば、信号を光源の複数の電力接続に重畳する実施の形態は、複数の電力接続がメモリ及び／又はコントローラへデータを伝送可能となるため、特別な信号伝送導体を必要としないものと理解されるであろう。
【００２４】
当業者であれば、上記の本発明の態様のいずれかに関して説明された特徴は、他のいかなる発明の特徴に対しても、必要に応じて変更を加えて、適用可能であるものと理解されるであろう。
【００２５】
以下に、例として、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態の詳細な説明を示す。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１（先行技術）は、少なくともいくつかの実施の形態によって利用される光源を模式的に示す図である。
【図２】図２は、ある実施の形態に係る照明システムを模式的に示すブロック図である。
【図３】図３は、他の実施の形態に係る照明システムを模式的に示すブロック図である。
【図４】図４は、光源内にメモリが設けられた実施の形態を示す図である。
【図５】図５は、光源を監視するために構成された複数のセンサを示す図である。
【図６】図６は、光源の温度特性を与えるグラフを示す図である。
【図７】図７は、ライトユニット内にスイッチを有する実施の形態を示す図である。
【図８】図８は、光源内に配置された複数のスイッチング素子を有する実施の形態を示す図である。
【図９】図９は、ライトユニット及び照明コントローラの間に配置された通信回線を有する実施の形態を示す図である。
【図１０】図１０は、照明コントローラの更なる実施の形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
上記したように、図１は、ＬＥＤストリングを利用する従来技術を説明する図である。図２は、光源１０１を利用する実施の形態を説明する図である。本実施の形態において、光源１０１は、複数のＬＥＤ２０１を有する。しかし、他の実施の形態において、光源１０１は、複数のＬＥＤ２０１を有する必要はなく、光源１０１とは異なった形態を適用することもできる。
【００２８】
光源１０１に結合して、メモリ１０２が設けられる。光源１０１及びメモリ１０２は、共に、単一のハウジング６０内に設けられる。従って、メモリ１０２は、光源１０１に結合した状態に保たれ、光源１０１がアプリケーションや電源等の間で移動した場合、メモリ１０２もまた光源１０１と共に移動する。
【００２９】
本実施の形態において、メモリ１０２は、後述するように光源１０２を識別するために読み込みが可能な光源１０２に関連するパラメータを保持するように構成されている。メモリ１０２に保持されるパラメータは、所定の温度における光源の最大駆動条件を含む。また、この情報は、ルックアップテーブルとしてメモリ１０２に格納される。これらの条件は、光源１０１が実質的に定常電流で駆動される定常状態に対する条件であり、所定の公称最大駆動電流及び／又は公称最大駆動電圧と考えられるものを提供する。下記に示されているように、他の実施の形態においては、異なる情報を与えることもできる。
【００３０】
メモリ１０２に加えて、ハウジングは、温度センサ７０３を収容する。温度センサ７０３は、ＬＥＤ２０１のハウジングと一体に構成されている。メモリ及び温度センサ７０３と一体に構成されている処理回路は、下記に示されているように、ＬＥＤ２０１のハウジングの温度が時々読み込まれ、出力されるように構成されている。
【００３１】
他の実施の形態では、光源１０１の温度の履歴を記録することにより、光源１０１の温度の記録を保持できるように構成してもよい。
【００３２】
また、図に示されているように、本実施の形態は、コントローラ１０４を有する。コントローラ１０４は、メモリ１０２を読み込み、また、温度センサ７０３からの瞬時値を読み込むように構成されている。当該実施の形態において、コントローラ１０４は、時々、温度を取得するために温度センサ７０３に問い合わせるように構成されている。また、当該実施の形態において、コントローラ１０４は、温度センサ７０３にほぼ規則的な間隔でおよそ５秒毎に問合せ、所望の動作温度外で動作しないことを保証するように構成されている。しかしながら、他の実施の形態においては、他の期間を適用することもできる。
【００３３】
使用の際には、コントローラ１０４は、光源１０１を識別し、光源１０１に関連する最大駆動条件を特定するため、メモリ１０２にアクセスするように構成されている。また、コントローラ１０４は、温度センサ７０３を介して、光源１０１のハウジングの現在の温度を読み取るように構成されている。さらに、コントローラ１０４は、そのようにして得られたデータを処理し、光源１０１に対し一組の駆動条件を決定するように構成されている。決定された一組の駆動条件は、光源１０１の駆動のために利用される。
【００３４】
本実施の形態において、複数の駆動条件は、光源を駆動するために利用される矩形波を特定するために必要とされ、具体的には、光源１０１のＯＮ時間、光源１０１のＯＦＦ時間、ＯＮ期間において光源１０１を駆動するために利用される電流及び電圧（すなわち、矩形波の振幅）である。
【００３５】
駆動電流を決定するうえで、コントローラ１０４は、光源１０１の温度を考慮するように構成されている。ここで、メモリ１０２から読込まれたパラメータは、定常状態において所定の温度に対する最大駆動電流を与えることに注意する。従って、仮に光源が予期される温度よりも低い温度で動作する場合及び／又は断続的に動作する場合、過駆動する（すなわち、所定の駆動電流よりも大きな駆動電流を与える）ことが可能である。このような実施の形態は、所定の光源からより多くの光を得ることができるので、有利である。
【００３６】
本実施の形態において、コントローラ１０４は、利用される電流を決定し、続けて、光源１０２のために当該電流を利用するように構成されている。すなわち、計算はそのシステムが初期化された際に実行され、その後、おそらく定期的に実行される。
【００３７】
照明システム５０の更なる実施の形態が、図３に示されている。再掲すると、照明システム５０は、光源１０１と、光源を駆動するように構成されたコントローラ１０４と、コントローラ１０４と通信するメモリ１０２とを有する。後述するように、メモリ１０２とコントローラ１０４とは、それぞれ光源１０１の一部として（例えば、ハウジング６０内に）設けても良く、或いは光源１０２に接続して設けても良い。
【００３８】
メモリ１０２は、光源１０１の少なくとも一つの可変特性の履歴と光源１０１の少なくとも一つの固定特性との中、いずれか一方あるいは両方を保存するように構成されている。コントローラ１０４は、保存された可変特性の履歴、或いは固定特性の値、又は両方に従って、光源１０１を駆動するように構成されている。
【００３９】
照明システム５０は、光源１０１とコントローラ１０４とを接続するパワーケーブル１０３をさらに有する。通信リンク１０５は、データを伝送するように構成され、メモリ１０２とコントローラ１０４との間に設けることができる。ある実施の形態において、この通信リンク１０５は、別個のケーブルであるが、別の或いは追加の実施の形態では、ケーブル１０３内の他の導体によって与えることもできる。また、通信リンク１０５は、後述のように、光源を駆動するケーブル１０３内の電源導体に重畳されデータを伝送する信号によって供給しても良く、或いは無線リンクとして設けても良い。
【００４０】
図４に示される実施の形態においては、メモリ１０２と光源１０１とは、単一のライトユニット１００を形成し、単一のケース又はハウジング６０内に収納されている。図５に示される実施の形態においても、メモリ１０２及び光源は、ユニット１００内に収容され、また、コントローラ１０４は、ライトユニット１００から分離している。
【００４１】
他の実施の形態において、コントローラ１０４は、ライトユニット１００内に組み入れられていても良い。更に別の実施の形態では、ライトユニット１００は、光源１０１のみを有し、コントローラ１０４及びメモリ１０２とは分離していても良い。
【００４２】
光源１０１は、一つ以上のＬＥＤ４００ａ〜ｄを有し、ある実施の形態においては、さらに、少なくとも一つの抵抗７０７のような追加の複数の構成要素、或いは、電圧及び/又はＬＥＤ（複数のＬＥＤ）４００ａ〜ｄを通過する電流を制御する他の複数の構成要素を含んでいても良い。
【００４３】
光源１０１は、さらに、光源の複数の特性を測定するために構成された少なくとも一つのセンサ７０５を有しても良い。センサのタイプに応じ、それらは、光源１０１のすぐそばに配置されても良いし、または図５に示されているように、光源内に収容されても良い。
【００４４】
ある実施の形態においては、追加として或いは代替的に、一つ以上のセンサを光源から離して設置することもできる。例えば、発光出力を測定するためのセンサは、ＬＥＤ（複数のＬＥＤ）等の光源１０１から離れて設置されても良い。
【００４５】
複数の温度センサは、光源に取付けられたヒートシンク上に搭載されたＬＥＤ（複数のＬＥＤ）等の光源１０１の近くに取付けられても良い。複数のＬＥＤは、管理されなければ当該ＬＥＤにダメージを引き起こしその耐久年数を短くすること等が可能な著しい熱量を生成可能であるので、特に光源１０１がＬＥＤである場合には、そのような実施の形態は、有益であると理解されるであろう。それゆえに、そのような温度センサを有する実施の形態は、駆動条件（通常、電流及び/又は電圧）が光源１０１に対して決定される際に、光源１０１の温度が考慮されることを保証することができる。
【００４６】
メモリ
【００４７】
メモリ１０２は、例えばＥＥＰＲＯＭやプロセッサフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリを有しても良い。メモリ１０２は、パラメータとして、光源１０１の少なくとも一つの可変特性の履歴と光源１０１の固定特性との中、いずれか一方あるいは両方を保存するように構成されている。他の実施の形態においては、一つ以上のメモリが設けられていても良いが、それらは異なるデータを保存するように構成され、又は、実際に複製されたデータを保存するように構成されていても良い。追加の、或いは代わりの実施の形態では、コントローラ１０４は、複数のパラメータを保存するように構成されたメモリを有していても良い。
【００４８】
メモリに保存されているパラメータは以下の項目の１又は２以上にあたる：
【００４９】
ＬＥＤ寿命データ
・寿命及び経年劣化のデータ、このデータは、ＬＥＤ（複数のＬＥＤ）の製造者から提供されたものでも良い。
【００５０】
ＬＥＤジャンクション温度を計算するうえで有益な複数のパラメータ
・光源内における複数のＬＥＤ及び複数の抵抗の配置
・ＬＥＤジャンクションからＬＥＤケースへの熱抵抗
・光源内における温度センサ及び放熱経路に対する熱抵抗
【００５１】
経年劣化及び寿命の計算の際に有益な複数のパラメータ
・光源全体又は光源の一部の経年劣化の累積評価
・ＯＮ時間（すなわち、光源が発光してきた時間）
・現時点における測定された光量値
【００５２】
近接センサ
・事象が発生した場合の近接センサの入力レベル
・事象に対して講じる措置
・人のいる場所での安全な動作のための最大光度
【００５３】
ＱＡ情報（品質保証）
・一定範囲の電流及びデューティサイクルにおける周囲を超える平均温度上昇
・光センサ、又は光源の使用法及び光劣化情報
・放熱の有効性及びバランス
・計算された経年劣化と実際の経年劣化との比較
・光源を駆動する際のＯＮ時間、実際の温度、温度上昇及び平均電流を含む保存された光源の平均的使用法
・最も多い使用条件
・最大動作パラメータを超過する条件
【００５４】
光源特性及び限界
・最大ＬＥＤジャンクション動作温度
・最大定常電流
・一定範囲の過駆動割合及び温度における最大パルス幅及びデューティサイクル
・電流/電圧曲線
【００５５】
一定の光レベル/改良されたＭＶＳｓ（マシンビジョンシステム）
・光源の反応特性
・電流/光度曲線
・参照光の輝度と実質的に同一に設定するために必要な電流調整
・各ストリングにそれぞれの輝度を釣り合せるために適用される電圧補正
・光度センサによって測定された目標輝度
・光源の実質的な経年劣化の進行につれて必要とされる調整
・ＬＥＤの温度変化につれて必要とされる調整
・複数のＬＥＤの異なる複数のストリングを釣り合せるために必要な調整
・複数のセグメントの配列方法
【００５６】
通信
・アドレス情報
・データスピード、フォーマット
【００５７】
ユーザ情報
・シリアル及びモデルナンバー
・有効長、面積等の光の基本的な特性
・ユーザドキュメンテーションへのＷＥＢリンク
【００５８】
測定
【００５９】
照明システム５０は、光源１０１の状態とそれに適用される複数の信号の種々の測定を行うことが可能である。本実施の形態において、これらは、光源１０１に印加される電圧及び通電される電流と、光源１０１及び周囲の温度と、光源１０１の実際の輝度とを含む。本実施の形態では、また、これらのパラメータをその後の計算で利用できるようにするために、これらの値の継続時間及びデューティサイクルを記憶することもできる。別の実施の形態では、追加の或いは他の複数のパラメータを測定しても良い。
【００６０】
本実施の形態は、システム内の別の構成要素、通常はカメラと同期して、光が短い周期で点灯するフラッシュモードで、光源、特にＬＥＤ光源を駆動しても良い。当該フラッシュモードは、通常、矩形波によって駆動される。光源を点滅させることにより短縮されたＯＮ時間に比例して、平均の発生熱は減少するが、これは、一般に、「ＯＮ」時間中に同等の量だけ光源を過駆動する能力とリニアに同等とはならない。従って、光源内の局所加熱効果は、高い過駆動電流によって引き起こされるが、経年劣化、ダメージの促進を引き起こし、装置の故障すら引き起こす。従って、過駆動の程度を記録する実施の形態はこれらの消極的な効果を軽減するために有利である。
【００６１】
過駆動は、通常、光源の最大定常駆動電流（すなわち、１００％値）に関連させて表される。それゆえに、２００％の過駆動での点滅とは、複数のＬＥＤを流れる電流が光源（例えばＬＥＤ）に対して規定される最大定常電流の２倍であることを意味する。点滅の実際の継続時間及び頻度と、使用される光源の特性とに応じて、５００％を超過する過駆動値が、ときどき可能である。
【００６２】
ＬＥＤの光度は、一般に、最大定常駆動電流に至るまで駆動電流に比例することに注意する。
【００６３】
図５に示されているように、光源１０１の状態を測定するために、照明システム５０は、一つ以上のセンサを有しても良い。光源に流れ込む電流は、電流センサ７０１を用いて測定することができる。選択的又は付加的に、光源１０１を構成する各ＬＥＤストリングに対する電流は、各ストリング７０７内の電流センサを用いて測定することができる。ある実施の形態において、これらのセンサは小さい値の直列抵抗及び差動増幅器であるが、他の実施の形態では、電流を測定できる他の種類のセンサでも良い。
【００６４】
図５に示されている実施の形態において、光源１０１に印加される電圧は、差動増幅器７０２によって測定される。
【００６５】
図５に示される実施の形態において、ライトユニット１００の温度は、サーミスタ７０３又は他の温度センサによって測定することができる。図５に示されている実施の形態は、一つの温度センサ７０３を有する。他の実施の形態では、光源１０１の第１の位置での温度又は環境温度を測定するように構成された第１温度センサと、光源１０１の第２の異なる位置での温度を測定するように構成された第２温度センサとを、有していても良い。他の実施の形態では、任意の数の位置での温度を測定するように構成された複数の温度センサを更に有していても良い。
【００６６】
図５に示されている実施の形態において、光源の実際の発光出力、ピーク波長、色温度、及び、その他の複数の特性は、光学センサ７０４によって測定することができる。
【００６７】
他の実施の形態においては、光源、状態又は環境等、その他の測定もすることができる。
【００６８】
経年劣化及び寿命特性
【００６９】
ある実施の形態において、コントローラ１０４は、光源１０１の経年劣化パラメータを計算するように構成されている。経年劣化パラメータは、例えば温度センサ７０３によって測定された光源１０１上の一又は複数の位置における光源温度の保存履歴から計算されても良い。また、コントローラ１０４は、例えば、電流センサ７０１、７０７によって測定された光源の駆動電流から経年劣化パラメータを計算するように構成しても良い。経年劣化パラメータは、メモリ１０２又はコントローラ１０４内に保存することができる。
【００７０】
ある実施の形態において、経年劣化パラメータは、光源１０１の全体又は光源１０１の一部の経年劣化の累積評価、ＯＮ時間（すなわち、光源１０１が照らされてきた合計時間）、及び、現時点における測定された光量値の一つ以上を使用して知ることができる。
【００７１】
経年劣化パラメータは、新しい光源と比較したパーセンテージ輝度になり得る。この方法は、所定の経年劣化量において、将来の経年劣化は将来の状態のみに依存することと、光源がこの経年劣化ポイントに到達するまでに（例えば）７０℃で２００００時間動作したのか或いは９０℃で１００００時間動作したのかについては問題ではないこととを仮定する。例えば、図６のグラフを考慮すると、一定の６５℃のジャンクション温度（ＴＪ）において、光源は、以下の輝度に達する：
１００時間後  ９７．５％輝度
１００００時間後  ９０％輝度
１０００００時間後  ８２％輝度
【００７２】
それゆえに、これらの輝度の範囲に対する経年劣化速度（経年劣化率）を計算することができる。その経年劣化率は、おおよそ：
０から１００時間                    １動作時間につき、０．０２５％
１００から１００００時間            １動作時間につき、０．０００３７７％
１００００時間から１０００００時間  １動作時間につき、０．００００８９％
【００７３】
このデータから、輝度の低下は、それぞれの使用期間に対して計算することができる。当該最新の経年劣化データは、定期的に、例えば１時間毎に、又は電源が落ちそうになったのが検出された際に、メモリ１０２に書き込むようにしても良い。他に記載のように、ある実施の形態では、矩形波又は類似した波形を用いて、メモリ１０２及び/又はコントローラ１０４に電力を供給するように構成しても良く、また、矩形波の一部が動力を供給している間にメモリに書き込む実施の形態は、少なくとも非定常波形（矩形波等）によって電力を供給する実施の形態にとって有利である。
【００７４】
これらのグラフは、一般に、光源が１００％の輝度で駆動された場合、又は、最大のデューティサイクルで過駆動された場合の経年劣化を与える（Ｏｓｒａｍ  ＬＨ  ＣＰ７Ｐ  ＬＥＤ  Ｄａｔａ  ｓｈｅｅｔ，１０頁参照、参照として本明細書に取り込まれている）。
【００７５】
複数のＬＥＤに電流が流れていない場合には、経年劣化しないと仮定される。それゆえに、仮に、ＬＥＤが１００％の輝度ではあるが５０％の時間しか駆動されなかったならば、それは半分の速度（割合）でしか経年劣化しない。また、最大許容デューティサイクル未満で過駆動する場合には、その寿命は、それに応じて延長される。
【００７６】
ある実施の形態において、コントローラ１０４は、所望の精度を与えるために実行される計算に浮動小数点数を使用するように構成されていても良い。従って、このような実施の形態において、照明システム５０は、浮動小数点形式で保存される任意の複数のパラメータを保持するように構成されている。精度がそれほど重要でない他の実施の形態では、メモリ１０２及び／又はコントローラ１０４は、整数等をそれぞれ保持/処理するように構成されていても良い。
【００７７】
古い寿命及び経年劣化は、複数の固定パラメータとして照明システム５０内に保存することができる。通常、光源（例えばＬＥＤ）の経年劣化特性から手に入る情報は、特定の電流を仮定して、輝度がどのように経時的に減少するかを示すグラフとして与えられる。ときどき、これらのグラフは、異なったＬＥＤジャンクション温度（ＴＪ）に応じて複数の曲線を与え、このようなグラフの例は、図６に示されている。図６に示されているグラフは、このようなグラフにおいて典型的であるが、たとえ輝度がまだ７０％を超えていたとしても、１０００００時間で終わる。
【００７８】
図６のグラフは、かなり直線的である。実質的に直線的なグラフを記録するためには、それぞれの温度について少数の点を記録し、中間の点を内挿することで充分であろう。そして、本実施の形態は、このような方法で実質的に直線的な複数のグラフを記録する。
【００７９】
ＬＥＤの寿命のような光源の終点は、輝度がその初期値の７０％に到達した点とみなすことができる。これは任意の定義であるが、実際の応用、特にマシンビジョンシステム内での使用にかなり密接に関わる。
【００８０】
光源のジャンクション温度の計算
【００８１】
コントローラ１０４は、照明システム５０に保存された光源の回路配置情報に従って光源１０１を構成する個々の構成要素の電力散逸を計算するように構成されていても良い。前述のように、照明システム５０は、光源内の複数のＬＥＤ及び複数の抵抗の配置、ＬＥＤジャンクションからＬＥＤケースまでの熱抵抗、及び、光源内における温度センサ及び放熱経路に対する熱抵抗を保存していても良い。
【００８２】
最大ＬＥＤジャンクション動作温度は、光源の製造業者によって、光源の信頼度及び寿命が許容範囲内となるような値に設定可能である。それは、使用される光源、例えばＬＥＤに対するデータシートの複数の寿命グラフを参照して、製造業者の判断により設定可能である。
【００８３】
図１に示されているように、光源１０１は、一つ以上のＬＥＤ及び一つ以上の抵抗の配置を有していても良い。当該複数のＬＥＤ及び複数の抵抗の配置は、照明システム５０内に、パラメータとして、保存可能である。典型的なパラメータのセットは：
各ストリングのＬＥＤの数（ちょうど１とすることが可能）
各ストリングの抵抗値（仮に抵抗がない場合には０となる）
並列接続されるストリングの数（仮に一つしかストリングがない場合には１となる）
外部に直列接続された抵抗（仮に抵抗がない場合には０となる）
【００８４】
これらのパラメータは、光源１０１全体を駆動する電力を、光源１０１を構成する各ＬＥＤの動力に関連付けるために利用可能である。
【００８５】
これらのパラメータを用いて、本実施の形態は、ＬＥＤを駆動する所定の電力量に対し、測定温度とジャンクション温度との温度差を算出するように構成されている。ＬＥＤジャンクション温度は、以下の方程式を用いて計算される：
＜ＬＥＤジャンクション温度（℃）＞＝＜温度測定（℃）＞
＋＜熱抵抗（℃/Ｗ）＞＊＜平均ＬＥＤ電力＞
【００８６】
連続モードにおける平均ＬＥＤ電力は、次式で与えられる：
＜平均ＬＥＤ電力（Ｗ）＞＝＜ＬＥＤ電流（Ａ）＞＊＜ＬＥＤ電圧（Ｖ）＞
【００８７】
パルスモードにおける平均ＬＥＤ電力は、次式で与えられる：
＜平均ＬＥＤ電力（Ｗ）＞＝＜ＬＥＤパルス電流（Ａ）＞＊＜ＬＥＤ電圧（Ｖ）＞＊＜パルス幅（秒）＞＊＜パルス周波数（Ｈｚ）＞
【００８８】
または、次式で与えられる：
＜平均ＬＥＤ電力（Ｗ）＞＝＜ＬＥＤパルス電流（Ａ）＞＊＜ＬＥＤ電圧（Ｖ）＞＊＜パルスデューティサイクル（％）＞/１００
【００８９】
ＬＥＤ電圧は、複数のＬＥＤ特性を与える保持された複数のパラメータから決定することができ、あらゆる電流に対して必要とされるＬＥＤ電圧の予測を与える。通常、そのような複数のパラメータは、寿命の計算に対する十分な近似を与えるための十分なデータを提供する。
【００９０】
ジャンクションからそのケースに至るまでのＬＥＤの実効熱抵抗は、製造業者によって提供されたＬＥＤに対するデータシートの中に与えられている。すなわち、実効熱抵抗は、既知パラメータである。また、実効熱抵抗は、メモリ内のパラメータとして照明システム５０に保存され、本実施の形態においても、このように構成されている。複数のＬＥＤの近くの部材の温度の測定は、ＬＥＤのケースの温度の近似を与え、熱抵抗と併せて、より正確なジャンクション温度ＴＪの計算のために利用することができる。
【００９１】
環境温度センサを含む複数の温度センサを有する実施の形態において、ＬＥＤジャンクション温度のさらに複雑な計算は、複数の温度測定と、ジャンクションからセンサ及び環境に至るまでの経路のプリセット熱抵抗とから計算することができる。
【００９２】
品質保証情報（ＱＡ）
【００９３】
照明システム５０は、品質保証情報に関して、メモリ１０２内に、パラメータを保存するように構成されていても良い。これらのパラメータは、以下の一つ以上を含んでいても良い：
・一定範囲の電流及びデューティサイクルにおける周囲を超える平均温度上昇
・光センサ、又は光源の使用法及び光劣化情報
・放熱の有効性及びバランス
・計算された経年劣化と実際の経年劣化との比較
・光源を駆動する際のＯＮ時間、実際の温度、温度上昇及び平均電流を含む保存された光源の平均的使用法
・最も多い使用条件
・最大動作パラメータを超過する条件
【００９４】
本実施の形態の有利な点は、製造業者のＱＡ情報を照明システム５０に保存できる点である。仮に、照明システム５０（又は少なくともその構成部品）が製造業者に戻された場合には、例えば診断情報等に有益ないくつかの性能データを照明システムから抽出することが可能である。
【００９５】
例えば、仮に各ストリングを通過する電流が測定された場合に、複数のストリング間の不均衡のレベルをメモリ１０２及び/又はコントローラ１０４内にパラメータとして記録することができる。製品の改良のために、複数のストリング間の極大差は、製造業者にとって有益となるであろう。
【００９６】
照明システムが光学センサ７０４を有する実施の形態に関して、予測された経年劣化、実際の経年劣化、及び、両者間の差は、上述のように、経年劣化アルゴリズムを改良するために特に有益である。
【００９７】
環境を超える温度上昇の情報もまた、光源１０１と結合して利用されるヒートシンクの効力を決定することを可能とするために、パラメータとして保存することができる。
【００９８】
照明システム５０が複数の温度センサを有する実施の形態において、照明システム５０は、パラメータとして、動作中の各センサの平均温度を保存するように構成しても良い。これは、光源１０１のどの部分が他の部分よりも熱いかを示すであろう。この情報は、性能向上を提供し光源のむらのある経年劣化を減らすヒートシンクを改良するために利用することができる。
【００９９】
照明システム５０のある実施の形態は、どの複数のパラメータを記録するように照明システム５０を構成するかをユーザに決定させる。このような実施の形態は、異なるパラメータが異なる目的に対して有益である可能性が高いため有益である。例えば、それは、パラメータとして、最も一般的な条件のセットにおけるある使用法情報を保存するのに有益となるであろう。
【０１００】
ユーザにとって、どの条件のセットをパラメータとして保存すべきかを決定することが困難であることを考慮して、実施の形態は、照明システムが、パラメータとして記録する複数の条件を小さい範囲に分割し、それから、最も一般的な範囲の複数のパラメータに、最新のパラメータの一つ以上を加えて保持するように構成しても良い。
【０１０１】
照明システム５０の複数のパラメータの記録は、そのとき、次の少なくともいくつかを保持するであろう：複数の条件の組合せ、複数の測定値の合計、測定の数、この組合せの有効期間及びこの組合せの利用がどの程度最新であるかを示すシーケンス番号。ここで、ある実施の形態において、シーケンス番号は、１は最新の組合せを表し、２は次に最新の組合せを表す等であるように構成しても良い。
【０１０２】
このように保存されたパラメータを調整することが可能な実施の形態は、ユーザの目的に対して最も良い条件を決定して長期使用する前に、多数の異なるセットアップを彼／彼女が試験することを許容すべきである。シーケンス番号を使用する実施の形態は、最新の試験に関するパラメータが長期パラメータを上書きしてしまうことを防ぐために有利であると信頼されている。
【０１０３】
例えば、仮に温度上昇が光度、パルス幅、デューティサイクルの異なる条件に対して保存される場合には、パルス電流は０％から１０００％に至るまで、１０の等しい範囲に分割可能であり、パルス幅は、０μｓから１０００μｓに至るまで１００μｓ毎の１０の範囲と、１０００μｓよりも大きいパルス幅に対する１つの範囲とに分割可能である。また、デューティサイクルは、０％から１００％に至るまで１０の等しい範囲に分割可能である。これは、これらの範囲の１１００の可能な組合せを与えるが、通常はごく少数のみが使用されるであろう。この例では、製造業者は、５つの最も一般的な組合せ及び３つの最新の組合せを与える複数のパラメータの保持にメモリ記録を割り当てることを決定するであろう。ユーザが照明システムを使用し始めた際に、コントローラ１０４は、各測定がどの範囲に属するかを計算するように構成されている。異なるセッティングでは、異なる範囲の組合せが与えられるが、８の記録がいっぱいとなる。９番目の組合せが見つかった際に、コントローラは、最少時間のために利用された記録であり、最新の３つに含まれない記録を探し、その記録を上書きするように構成される。
【０１０４】
そうすることで、最も一般的な組合せが、うまくいけば保持される。しかし、より最新の組合せがより一般的になる場合には、それらと取り替えることが可能である。
【０１０５】
ある実施の形態は、照明システム５０内において、光源１０１がその動作パラメータの範囲を超えて使用されたことに関して複数の記録を保存するように構成しても良い。これは、製造業者にとって、診断上及び保証上の理由から有益である。
【０１０６】
光源特性及び限界
【０１０７】
光源特性は、通常、光源の製造者によって、それが設計された際に決定されるであろう。このように、製造業者は、破損なく満足できる経年劣化速度で使用可能であることを保証するための光源１０１に関するデータを提供することができる。このような特性は、メモリ１０２内の複数の固定パラメータとして照明システム５０に保存することが可能である。光源１０１内に位置するメモリ１０２を有する実施の形態は、このように複数の固定特性を保存するために特にふさわしい。
【０１０８】
ある実施の形態において、光源の特性に関して、以下の複数のパラメータの一つ以上を保存することができる。
・最大ＬＥＤジャンクション動作温度
・最大定常電流
・一定範囲の過駆動割合及び温度における最大パルス幅及びデューティサイクル
・電流/電圧曲線
【０１０９】
最大定常電流は、一般に、使用される光源、例えばＬＥＤのデータシートから引用される基準値である。この電流で、光源１０１は、１００％輝度で駆動する。放熱の有効性に応じて、製造業者は、異なる値を用いるであろうことに注意する。
【０１１０】
ある実施の形態において、コントローラは、光源キャパシタンス特性及び／又は光源インダクタンス特性に基づき複数の光源パルスの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジを計算するように構成されている。これらは、光源１０１（例えばＬＥＤ）の複数のパルスのエッジの立ち上がり速度及び／又は立ち下がり速度を最適化するために有益である。
【０１１１】
これらの限界は、Ｇａｒｄａｓｏｆｔ社のＲＴ２００ユーザマニュアルバージョン１０ｂ、セクション６．１．２内の過駆動限界表（引用文献１）で示されるような表によって説明することができる。パルス幅限界は、グラフ上の点として記録することができる。また、中間の点は内挿される。例えば、引用文献１中のパルス幅限界表は、次の、光度割合及び当該光度に対するパルス幅限界データの組として符号化することが可能である：
（１００％、９９９ｍｓ）
（２００％、３０ｍｓ）
（３００％、１０ｍｓ）
（４００％、２ｍｓ）
（５００％、１ｍｓ）
（１０００％、１ｍｓ）
【０１１２】
また、この曲線には、精度を上げるために、以下に示されているように、より多くの点を記録しても良い：
（１００％、９９９ｍｓ）
（１０１％、３０ｍｓ）
（２００％、３０ｍｓ）
（２０１％、１０ｍｓ）
（３００％、１０ｍｓ）
（３０１％、２ｍｓ）
（５００％、２ｍｓ）
（５０１％、１ｍｓ）
（１０００％、１ｍｓ）
【０１１３】
パルス幅限界は、グラフ曲線上の同様な点のセットとして符号化することが可能である。曲線上の最後の点は、許容された最大過駆動割合を効果的に特定するが、ある実施の形態では、明示的な値として保存される。
【０１１４】
０％から最大過駆動電流に至るまでの電流の範囲におけるＬＥＤのような光源１０１の両端で必要とされる順方向電圧の複数のグラフは、様々な温度に対して複数のパラメータとして照明システム５０において保存することが可能である。これらのパラメータはＬＥＤジャンクション温度の計算及びスイッチモード電源から光源を駆動するために必要とされる電力の計算のために利用することが可能である。
【０１１５】
ある実施の形態において、電圧及び／又は電流は、コントローラ１０４によって測定され、それらの測定に応じて、コントローラ１０４は、光源１０１を消灯させるように構成されている。ある実施の形態において、電流、電圧、照明温度、ＬＥＤジャンクション温度又は光源１０１への平均電力のいずれか一つが非常に高く、光源１０１にダメージを引き起こすであろうことを検出した場合には、光源１０１は、消灯可能である。仮に、このような保護を光源１０１に組み入れた場合には、これは、たとえサードパーティドライバや標準直流電源が光源に接続されているとしても機能することが可能である。仮に、光源がこのようにしてコントローラによって停止された場合には、当該停止でさえも照明システム５０内にパラメータとして保存することが可能である。
【０１１６】
図７は、照明システム５０がライトユニット１００内にスイッチ５０５を有する実施の形態を示す。スイッチ５０５は、光源を保護するために、入力電力から光源１０１を遮断するように構成されている。他の実施の形態においては、図８に示されているように、照明システムは、更なる保護を提供するために制御スイッチ５０２を各ストリングに有していても良い。スイッチ５０２は、トランジスタとしても良い。
【０１１７】
近接センサ
【０１１８】
ある実施の形態において、照明システム５０は、さらに近接センサを有する。そのような実施の形態において、照明システム５０は、以下の少なくとも一つ以上に関して、複数のパラメータを保存するように構成されている。
・事象が発生した場合の近接センサの入力レベル
・事象に対して講じる措置
・人のいる場所での安全な動作のための最大光度
【０１１９】
照明システムのいくつかの応用に関して、対象物が光源１０１に接近したならば、検査を実行することは有益である。ある実施の形態において、照明システム５０は、画像を取得するカメラに伝達される外部トリガによって動作するように構成することもでき、これと同時に光源は、動作することが可能である。これは、高いレベルの調整の結果コストを削減し、非常に単純かつ簡単にシステムを構築する。
【０１２０】
目の安全はＬＥＤ照明についての重要な課題である。近赤外線光は、人には不可視又は略不可視であり、人に瞬きや光から目をそらすことを引き起こさせない。白色光の青い波長は、可視であるが、目にダメージを引き起こす。目の安全は、人が光源の所定の距離内に入っていないであろうことを知っていれば、非常に簡単に達成できる。
【０１２１】
ある実施の形態において、照明システム５０は、光源１０１に併せた近接センサを有し、コントローラ１０４は、人或いは物体が近接センサの所定の範囲内において検出された際には、警告信号を上げるか、又は、安全なレベルまで光源の明るさを下げるか或いは光源を消灯するように設定される。これにより、安全な環境を提供し、可能であれば光源に対するリスククラスを減少する。所定の範囲は、例えば、およそ１００ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍ、いずれか２つの間の値等としても良い。
【０１２２】
付加的な過駆動
【０１２３】
いくつかの照明システムは、過駆動について複数の限界を有する。これらの限界は、通常、過駆動割合、パルス幅及びデューティサイクルの最大の組合せを特定する。これらの限界は、最大環境温度において照明システムが無事であるために設定される。
【０１２４】
ある実施の形態において、照明システム５０は、次の、環境温度、ＬＥＤジャンクション温度又は光源ＰＣＢ温度、のいずれか一つ以上を与えるパラメータを保存するように構成されている。この情報に基づいて、光源１０１の過駆動は、最適化することが可能である。もし、環境温度が仕様の最大値よりも低い場合、又は放熱が最低限よりも良い場合には、おそらく光源は、より好適に過駆動することが可能となる。これは、特にマシンビジョンシステムの複数の応用に対して、利益を与えるであろう。
【０１２５】
また、温度についての情報及び経年劣化への影響について、提供された妥協案は、寿命への影響の知識を用いることによって、過駆動をより強化することができる。
【０１２６】
一定の光レベル/改良されたＭＶ（マシンビジョン）システム
【０１２７】
ある実施の形態において、照明システム５０は、以下のいずれかに関連する複数のパラメータを保存するように構成されている。
・光源の反応特性
・電流/光度曲線
・参照光の輝度と実質的に同一に設定するために必要な電流調整
・各ストリングにそれぞれの輝度を釣り合せるために適用される電圧補正
・光度センサによって測定された目標輝度
・光源の実質的な経年劣化の進行につれて必要とされる調整
・ＬＥＤの温度変化につれて必要とされる調整
・複数のＬＥＤの異なる複数のストリングを釣り合せるために必要な調整
・複数のセグメントの配列方法
【０１２８】
これは、より反復可能な光レベルを与えるために利用でき、それはより信頼できるマシンビジョンシステムを製造するために特に有益である。
【０１２９】
ある実施の形態において、光源１０１の反応特性は、例えばインダクタ値及びキャパシタ値の等価回路網のように、照明システム５０のパラメータとして保存することができる。これは、照明コントローラ１０４電力出力のインピーダンスを光源の実効インピーダンスに一致させるために、または、パルスの起動を余分に押し上げるために利用できる。これは、照明パルスに対して、より早い立ち上がり及び立ち下がりエッジを許容し、より安定した光源１０１の駆動を許容する。
【０１３０】
仮に、光源１０１が交換される場合には、光源（例えばＬＥＤ）の複数の構成要素の許容差又はより新しい構成要素のより高い効率による変動をなくすべく、同じ光度の光源と交換できることは有益である。製造者は、すべての量産の光源と比較される参照光を所有することができる。そして、量産の光源は、参照光と非常に近い輝度を与えるために、パーセンテージ輝度を与えるための調整事項をメモリに保存することが可能である。これらの調整は、製造業者の生産テストの間の測定によって行われるであろう。
【０１３１】
これらの違いを説明するための最も簡単な方法は、要求された光度に対して、参照光と同じレベルの光源１０１を達成するための電流が与えられるように、電流/光度曲線を調節することである。
【０１３２】
光源１０１を過駆動する際には、光度は、通常、過駆動の要素と同じくらい速くは増加しないであろう。すなわち、例えばＬＥＤがその最大定常電流の２００％で駆動した際には、実際の輝度は、１７０％までしか増加しないかもしれない。ある実施の形態において、照明システム５０は、おそらくルックアップテーブルや、関数等の形式で、光度が０％から最大過駆動割合に至るまでどのように増加するかについてのグラフを格納するように構成されている。さらに、これは、光源１０１に対して略正確な輝度を設定するために利用することが可能である。例えば、このグラフを用いて、コントローラ１０４は、３００％輝度を達成するためには定格電流の３６０％のパルス電流が必要であることを決定することが可能である。すなわち、コントローラは、所望の発光出力を発生させるために必要な過駆動電流を決定することが可能である。
【０１３３】
このグラフは、異なったジャンクション温度に対応して複数の曲線を有することが可能である。ＬＥＤの効率は、温度の上昇に伴い減少する。すなわち、より高い温度では、同程度の輝度を達成するためにより多くの電流が必要とされ、これらの追加の曲線は、光源の初期の加熱段階の間及びさらなる動作の間の温度変化のための補正を許容する。
【０１３４】
照明システム５０が一つ以上のＬＥＤの輝度を測定する光センサを有するように構成されている実施の形態は、その輝度の測定は、長期間にわたり一定の輝度を維持するためのフィードバックとして利用することができる。また、それは、線形輝度設定を与えることによって、いかなる輝度設定が１００％輝度レベルの適正な割合であるかを保証するために利用することが可能である。
【０１３５】
光源の経年劣化が計算される実施の形態は、例えば多年に及ぶかもしれない期間にわたる経年劣化による輝度の低下を、手動又は自動で補償するために利用することが可能である。光源への初期パルス又は定常電流は、寿命初期において達成可能な最大値よりも低く設定することが可能である。光源の経年劣化が進むにつれて、電流は、補償のために、増加される。
【０１３６】
経年劣化を光センサから知り、又は、経年劣化を計算する実施の形態では、光源の交換時期を予測することができる。通常、これは、光源１０１がもはや一定の輝度を維持することが不可能となる時点として決定されるであろう。
【０１３７】
光源１０１内に並列の複数のＬＥＤのストリング２０２を有するある実施の形態において、複数のＬＥＤストリングは、光源へ供給される電流を分配するであろう。ある実施の形態において、抵抗が、複数のストリングに等しく分配するのを補助するために、各ストリングに設けられている。しかし、複数のストリングには、まだ通常、複数のＬＥＤの順方向電圧に対する許容差のため、異なった電流が流れるであろう。実際、近い値を有する複数のＬＥＤを選択した場合でさえも、１０％の変動が生じる場合がある。実際のシステムにおいて、４６Ｖの公称合計順方向電圧を用いた複数のＬＥＤのストリングに１Ｖの変動が観測されている。ストリングの抵抗値が高ければ高いほど、複数のストリングへの分配は改善するが、ますます大きな熱が発生することは、当業者には理解されるであろう。
【０１３８】
個々のストリングに流れる電流を測定するある実施の形態では、複数のＬＥＤストリングがどの程度等しく電流を分配するかを照明システム５０内のパラメータとして記録することが可能である。ＱＡを目的としてこれを記録することができる。小さい調整回路を用いて、各ストリング２０２の電流を調整することも可能である。この回路は、大きな熱を発生しないように電圧を少しだけ低下させ、少しの或いは全く放熱を必要としないように構成することが可能である。これは、図８に示されている。サブシステム５０１は、トランジスタであって良いが、測定回路７０７を流れるストリング電流を読み取り、小さい調整回路５０２への制御を提供する。
【０１３９】
ある実施の形態において、各ストリングが光源１０１の所定の範囲に配置されるように、複数のＬＥＤストリングが設けられている。このような実施の形態の有利な点は、被検体に到達する光の角度を制御可能とするために、いくつかのセクションを点灯及び消灯させる点である。ある実施の形態において、これらは、低角度の光（マシンビジョンにおいて暗視野と呼ばれる）、又は高角度の光（明視野）が照射されるように構成されている。ときどき、電子機器の検査のために、光は、円周の複数の部分を照射するように構成されている。例えば、四分円を順番に照射する構成である。内部にコントローラ１０４及び／又はメモリ１０２を有する光源１０１は、それによってケーブルを節約しシステム全体の複雑さを省くように、内部からそれら複数のストリングの切替を提供するように構成しても良い。図８に示されている実施の形態は、小さい回路５０２を利用して、複数のストリングをオン又はオフするこのような機能を提供するように構成されていても良い。図８に示されている実施の形態において、サブシステムは、コントローラ１０４及びメモリ１０２の両方を有している。
【０１４０】
通信/配線
【０１４１】
メモリ１０２及びコントローラ１０４は、電力及び通信回線を必要とする。メモリ及び/又はコントローラへの電力の供給及び/又は通信の提供は、図９に示されているように、ライトケーブルに２つ以上の余分な導体を追加することによって与えても良い。照明コントローラ１０４において、照明ドライバ８０５は、光源１０１内の複数のＬＥＤに電力を供給する。通信ソース８０４は、メモリ１０２に対して通信リンクを有し、メモリのための電力は、８０６によって供給される。
【０１４２】
ある実施の形態において、電力を供給するための単線が設けられ、通信は更なる２つの配線によって供給される。より多くの導体を設けることによって、電力を別個の導体に供給することができ、プロトコルはＲＳ２３２やＲＳ４８５と同様にすることができる。
【０１４３】
他の実施の形態では、ライトユニット１００に電力を供給する既存の配線上のメモリ１０２及び／又はコントローラ１０４に対して、通信及び／又は電力を供給するように構成しても良い。このような実施の形態は、後方互換性の理由により有益であり、このような実施の形態は、図１０に示されている。照明ケーブル１０３は、照明電力を供給し、通信データを伝送する。モジュール８０１は、ライトケーブル入力を受取り、配線８０２を介して通信データを抽出する。また、モジュール８０１は、電力を抽出し、当該電力を配線８０３を介してメモリ１０２に供給する。
【０１４４】
コントローラ１０４内において、照明ドライバ８０５は、通信信号を受取り、それを照明駆動出力に重畳する。
【０１４５】
データを符号化する方法は、多数の既存の技術の一つを用いることができる。一例は、非常に短い電圧スパイクを照明電力上に印加することであろう。スパイク間の時間距離は、０または１を示すように利用することができる。
【０１４６】
実施の形態は、通常、複数のＬＥＤや他の光源の動作を妨げないように構成されている。光源への平均電力が一定を保つように、スパイクを光源１０１へ伝達される電力上に透過可能であり、バランスのための負のスパイクもまた挿入可能である。
【０１４７】
ある実施の形態において、システムは、１ｍＡにおいて、低電圧デジタル回路を駆動するのに十分な、およそ３．３Ｖの電圧を印加するように構成されている。
【０１４８】
光源１０１がパルスモードで駆動される際に、パルスの発生している間だけ光源１０１は駆動され、パルス幅は、アプリケーションによって決定されるであろうものと理解されるであろう。もっとも、それは知られていない。
【０１４９】
ある実施の形態において、メモリ１０２及び／又はコントローラ１０４は、電力が消費されてしまう前に、パルス間に取得される電力を利用する必要が有る機能を実行するように構成されている。
【０１５０】
その代わりに、システムは、メモリ１０２及び／又はコントローラ１０４を駆動するために十分な低電圧、例えば光源１０１が点灯していない場合には複数の照明ケーブル１０３に１Ｖを印加するように構成される。これは、単一のＬＥＤに対する最小順方向電圧よりも小さく、従って、ＬＥＤは点灯しないであろう。しかし、１Ｖはメモリ１０２及び／又はコントローラ１０４への電力供給に利用することが可能である。ある実施の形態において、より高い電圧が必要となった場合には、低電圧電源から強化するように構成しても良い。このような実施の形態では、また、‘オン’サイクルの間に高い電圧が光源１０１に供給されている際に、メモリ１０２及び／又はコントローラ１０４に供給される電圧を制限するように構成されている。
【０１５１】
モジュール８０１は、後方互換性のために、このような技術を有しない標準照明コントローラが接続されている場合でも、光源１０１の動作を維持するように構成されていても良い。この場合において、照明電力から抽出された電力は、複数のＬＥＤへの電力をわずかに減少させるであろう。このような実施の形態において、メモリ１０２は、できる限り小さい電力を利用するように構成すべきである。例えば、複数の低電力デバイスを用いることによって、また、クロック低減、サンプリング速度低減及び複数のデバイスのスリープモード使用によって可能である。
【０１５２】
ここで、パラメータを保存するように構成されている照明システム５０についての言及は、メモリ１０２及びコントローラ１０４の中いずれか一方あるいは両方がパラメータを保存するように構成されていることを意味すると認識されるであろう。ここで、コントローラは、それ自身がメモリを含むように構成しても良いことに留意する。また、メモリ１０２は、さらに有線又は無線にすることが可能な接続を介して分配され又は利用可能であるものと理解されるであろう。
【０１５３】
発明の様々な態様に関するいくつかの実施の形態は、上記において説明されたものと理解されるであろう。当業者であれば、発明のいかなる実施の形態に関する説明された特徴も、当然に、任意の発明の複数の態様に対して、必要に応じて変更を加えて、適用可能であるものと十分に理解されるであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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