(57)【要約】【課題】周囲温度が変化しても発光ダイオードに流れる電流の変化を抑制することが可能な発光ダイオードモジュールを提供する。【解決手段】複数の発光ダイオードの直列接続からなる発光ダイオード部ＬＥＤｓと電流制限用抵抗体Ｒとを直列に接続してなる直列接続体の両端に定電圧電源Ｖｃｃにより定電圧を印加することで、発光ダイオードを駆動する。この発光ダイオードモジュールは、発光ダイオードの順方向電圧の温度特性により変化する発光ダイオードに流れる電流を補正する電流補償回路を備えている。この電流補償回路は、発光ダイオードの順方向電圧の温度特性に対応する温度特性を持つダイオードＤ１，Ｄ２を含んでおり、これに流れる電流に基づき作成される補償電流Ｉ３を電流制限用抵抗体Ｒに供給する。【選択図】図２
2009141282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードまたは複数の発光ダイオードの直列接続からなる発光ダイオード部と電流制限用抵抗体とを直列に接続してなる直列接続体の両端に定電圧電源により定電圧を印加することで、前記発光ダイオードを駆動するようにしてなる発光ダイオードモジュールであって、
前記発光ダイオードモジュールは、前記発光ダイオードの順方向電圧の温度特性により変化する前記発光ダイオードに流れる電流を補正する電流補償回路を備えており、
該電流補償回路は、前記発光ダイオードの順方向電圧の温度特性に対応する温度特性を持つ回路素子を含んでおり、該回路素子に流れる電流に基づき作成される補償電流を前記電流制限用抵抗体に供給するようにしてなることを特徴とする発光ダイオードモジュール。
【請求項２】
前記電流補償回路は、前記回路素子としてダイオードを含んでおり、該ダイオードへの電流供給経路の途中の電位を制御入力として用いて前記補償電流を作成するトランジスタを備えていることを特徴とする、請求項１に記載の発光ダイオードモジュール。
【請求項３】
前記電流供給経路の両端に前記定電圧電源により定電圧を印加するようにしてなることを特徴とする、請求項２に記載の発光ダイオードモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象物としてのシート状もしくは板状の材料に存在する傷等の欠陥を検出する欠陥検査方法の実施に用いられる照明装置において光源として使用される発光ダイオードモジュールに係わり、特に周囲温度が変化しても発光ダイオードに流れる電流の変化を抑制することが可能な発光ダイオードモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂フィルム、プリント基板及び半導体基板等のシート状もしくは板状の工業製品の品質管理上、これらの工業製品に付着する異物及びピンホール等の欠陥（欠損を含む）あるいはこれらの工業製品に対するはんだ付けの不良及び欠損等の欠陥を、製造ライン上で検査する欠陥検査が実施される。この欠陥検査は、ＣＣＤカメラ等による撮像を利用した画像処理を用いて行われている。この画像処理では、検査対象物の特定箇所を撮像し、その撮像結果と欠陥のない正常な工業製品の対応特定箇所の撮像結果とを比較して、正常な工業製品の画像に対する検査対象物の画像の相違点を検出する。この画像処理を用いた欠陥検査においては、その検査目的に応じて照明装置が必要になることがあり、そのような照明装置の一つとして線状光源装置が用いられている。この線状光源装置は、例えば直線上に並べた複数の発光ダイオードを備えている。
【０００３】
図４に、上記のような線状光源装置を用いたシート状樹脂フィルムの検査方法を説明するための概略図を示す。検査は次のようにして行われる。検査対象物であるシート状樹脂フィルムを矢印方向に走行させながら、該シート状樹脂フィルムの表面に線状光源装置から発せられる光を照射する。シート状樹脂フィルムに傷等の欠陥が存在すると散乱光が発生する。この散乱光をモニタカメラで検出し、その検出信号を画像処理装置で処理して欠陥の存在を検知する。その結果は、例えばブラウン管のような画像表示装置に表示させることができ、また、検出した欠陥についての必要なデータの処理および欠陥検出の警報出力等はマイクロコンピュータによって行うことができる。このような欠陥検査については、たとえば特開平０６−４００７６号公報に記載されている。
【０００４】
面状光源装置を用いた場合も同様である。
【特許文献１】特開平０６−４００７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記の線状光源装置または面状光源装置における発光ダイオードの駆動は、図５に例を示すように、定電圧電源Ｖｃｃを用いてなされる。ここでは、直列接続された複数の発光ダイオードＬＥＤｓに対して電流制限用の抵抗体Ｒを直列に繋げた構成が用いられている。線状光源装置または面状光源装置では、発光ダイオードを多数使用するために、一般には全ての発光ダイオードを直列接続にすることができない。そこで、適当な数の発光ダイオードごとの群に分け、各群において発光ダイオードを直列接続し、このような発光ダイオード群の回路を並列接続することが多い。このような各発光ダイオード群及びそれに付随する駆動回路により発光ダイオードモジュールが構成される。
【０００６】
一般に発光ダイオードは、その順電圧（順方向電圧）Ｖｆ１が負の温度特性を持ち、図５で示したような回路では、電流制限用の抵抗体Ｒがあっても、発光ダイオードＬＥＤｓから発生する熱も含め周囲温度の上昇によって順電圧Ｖｆ１が低下して、その分、電流制限用の抵抗体Ｒにかかる電圧が増えてしまう。
【０００７】
温度変化による順電圧の変化分をΔＶｆ１とし、定電圧電源Ｖｃｃの電圧をＶｃｃとすると、発光ダイオードＬＥＤｓに流れる電流Ｉ１は、以下の式（１）
Ｉ１＝［Ｖｃｃ−（Ｖｆ１−ΔＶｆ１）］／Ｒ
＝［（Ｖｃｃ−Ｖｆ１）＋ΔＶｆ１］／Ｒ  ・・・・・  （１）
で表せる。このように、電流Ｉ１はΔＶｆ１／Ｒ分増加する、すなわち、周囲温度の上昇によって発光ダイオードＬＥＤｓに流れる電流は増加することになる。逆に、周囲温度の下降の場合は、電流Ｉ１はΔＶｆ１／Ｒ分減少する。
【０００８】
したがって、上記のような発光ダイオードの駆動方法では次のような問題がある。一つは、周囲温度の上昇によって発光ダイオードに流れる順電流が増加することで、発光ダイオードの最大定格の順電流を超えてしまう恐れがある。もう一つは、発光ダイオードに流れる順電流が増加することにより、発光ダイオードが発する熱が増加し、発光ダイオードの最大定格の動作温度を超えてしまう恐れがある。
【０００９】
また、以上のような発光ダイオードモジュールを用いて欠陥検査を行う場合、周囲温度変化によって発光ダイオードモジュールによる照明の照度が変化することで、検出光強度が変化して、欠陥を正確に検出しにくくなる。
【００１０】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、周囲温度が変化しても発光ダイオードに流れる電流の変化を抑制することが可能な発光ダイオードモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、上記目的を達成するものとして、
発光ダイオードまたは複数の発光ダイオードの直列接続からなる発光ダイオード部と電流制限用抵抗体とを直列に接続してなる直列接続体の両端に定電圧電源により定電圧を印加することで、前記発光ダイオードを駆動するようにしてなる発光ダイオードモジュールであって、
前記発光ダイオードモジュールは、前記発光ダイオードの順方向電圧の温度特性により変化する前記発光ダイオードに流れる電流を補正する電流補償回路を備えており、
該電流補償回路は、前記発光ダイオードの順方向電圧の温度特性に対応する温度特性を持つ回路素子を含んでおり、該回路素子に流れる電流に基づき作成される補償電流を前記電流制限用抵抗体に供給するようにしてなることを特徴とする発光ダイオードモジュール、
が提供される。
【００１２】
本発明の一態様においては、前記電流補償回路は、前記回路素子としてダイオードを含んでおり、該ダイオードへの電流供給経路の途中の電位を制御入力として用いて前記補償電流を作成するトランジスタを備えている。本発明の一態様においては、前記電流供給経路の両端に前記定電圧電源により定電圧を印加するようにしてなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電流補償回路を用いることで、温度による発光ダイオードの順方向電圧Ｖｆ１の変動分ΔＶｆ１分を補償することができ、したがって、周囲温度が変化しても、発光ダイオードに流れる電流を一定に保つようにすることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明の発光ダイオードモジュールの一実施形態の構成を示す図である。
【００１５】
図１において、複数の発光ダイオードＬＥＤｓの直列接続からなる発光ダイオード部と電流制限用抵抗体Ｒとを直列に接続してなる直列接続体が構成されている。この直列接続体の両端に定電圧電源Ｖｃｃにより定電圧Ｖｃｃを印加することで、発光ダイオードを駆動するようにしている。発光ダイオードＬＥＤｓに流れる電流はＩ１であり、電流制限用抵抗体Ｒに流れる電流をＩ２とする。発光ダイオードＬＥＤｓに流れる電流Ｉ１は、発光ダイオードの順方向電圧の温度特性に基づき変化する。
【００１６】
発光ダイオードモジュールは、発光ダイオードの順方向電圧（順電圧）の温度特性により変化する発光ダイオードに流れる電流Ｉ１を補正する電流補償回路を備えている。この電流補償回路は、補償電流Ｉ３を電流制限用抵抗体Ｒに供給する。電流補償回路は、発光ダイオード部に対して並列に接続されている。
【００１７】
発光ダイオードＬＥＤｓの順方向電圧をＶｆ１とし、その温度変化による変化分をΔＶｆ１とし、電流制限用抵抗体Ｒに流れる電流をＩ２とし、電流補償回路から電流制限用抵抗体Ｒに供給される電流をＩ３とすると、発光ダイオードＬＥＤｓに流れる電流Ｉ１は、以下の式（２）
Ｉ１＝Ｉ２−Ｉ３＝［Ｖｃｃ−（Ｖｆ１−ΔＶｆ１）］／Ｒ−Ｉ３
＝［（Ｖｃｃ−Ｖｆ１）＋ΔＶｆ１］／Ｒ−Ｉ３  ・・・・・  （２）
で表せる。
【００１８】
後述のように、電流補償回路は、発光ダイオードＬＥＤｓの順方向電圧の温度特性に対応する温度特性を持つ回路素子を含んでおり、該回路素子に流れる電流に基づき補償電流Ｉ３を作成する。すなわち、Ｉ３とΔＶｆ１／Ｒとが同等になるように電流補償回路のパラメータを選択することで、発光ダイオードＬＥＤｓの周囲温度が変化しても発光ダイオードＬＥＤｓに流れる電流Ｉ１の変化を抑制することができる。
【００１９】
図２は、図１の実施形態の構成を示す図であり、ここでは電流補償回路の構成が具体的に示されている。電流補償回路において、発光ダイオードＬＥＤｓの順方向電圧の温度特性に対応する温度特性を持つ回路素子として、ダイオードＤ１，Ｄ２を使用している。ダイオードＤ１，Ｄ２は直列接続されており、これに抵抗体ｒ１，ｒ２の直列接続が直列に接続されて、ダイオードＤ１，Ｄ２への電流供給経路が形成されている。この電流供給経路の両端に定電圧電源Ｖｃｃにより定電圧が印加され、これにより電流供給経路には電流Ｉ４が流れる。電流補償回路はトランジスタＴｒ１を備えている。該トランジスタＴｒ１は、電流供給経路の途中（抵抗体ｒ１と抵抗体ｒ２との間の位置）の電位を制御入力として用いて補償電流Ｉ３を作成し、これを電流制限用抵抗体Ｒに供給する。トランジスタＴｒ１と電流制限用抵抗体Ｒとの間には、抵抗体ｒ３が介在している。
【００２０】
電流補償回路においては、トランジスタをＴｒ１により、ダイオードＤ１，Ｄ２に流れる電流Ｉ４の変化を増幅して補償電流Ｉ３としている。電流補償回路のパラメータとしての抵抗体ｒ１，ｒ２，ｒ３の抵抗値を適宜決めることで、補償電流Ｉ３の特性を決めることができ、たとえば補償電流Ｉ３とΔＶｆ１／Ｒとが同等になるようにすることができる。
【００２１】
尚、複数の発光ダイオードＬＥＤｓの直列接続からなる発光ダイオード部には、電流Ｉ１を検出するための抵抗体ｒ４が直列接続されている。
【００２２】
具体例を示せば、次のようになる。定電圧電源Ｖｃｃの電圧Ｖｃｃは１２Ｖ、ダイオードＤ１，Ｄ２はローム社製ＲＢ０６０Ｌ−４０、トランジスタＴｒ１は松下電子社製２ＳＡ６８３、発光ダイオードＬＥＤｓはＬＵＭＩＬＥＤＳ社製ＬＸＭＬ−ＰＭ０１−００８０を２個使用した。電流制限用抵抗体Ｒの抵抗値は１０Ω、抵抗体ｒ１の抵抗値は１．２ｋΩ、抵抗体ｒ２の抵抗値は７２Ω、抵抗体ｒ３の抵抗値は２８０Ω、抵抗体ｒ４の抵抗値は１０Ωとした。
【００２３】
周囲温度が上昇すると、ダイオードＤ１，Ｄ２の順方向電圧Ｖｆ２が減少し、電流Ｉ４が増加する。この電流Ｉ４の増加分がトランジスタＴｒ１によって増幅され電流Ｉ３が流れる。
【００２４】
図３は、６ｃｍ角の両面銅基板（板厚１．６ｍｍ、板材質ＦＲ−４）上に上記図２の回路で示される発光ダイオードモジュールを設け、発光ダイオードＬＥＤｓの裏面基板温度（周囲温度）とＬＥＤｓの電流（ＬＥＤ電流）Ｉ１との関係を測定した結果を示すグラフである。測定環境は、室温２５℃、自然空冷であった。補償回路有りの場合と補償回路無しの場合とを比較すると、補償回路有りの場合の方が、補償回路の作用効果により、周囲温度が上昇しても電流Ｉ１の上昇は抑制されることが示された。
【００２５】
本発明による発光ダイオードモジュールは、上述のような構成を有するので、周囲温度が変化しても発光ダイオードに流れる電流の変化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の発光ダイオードモジュールの一実施形態の構成を示す図である。
【図２】図１の実施形態の構成を示し、特に電流補償回路の構成を具体的に示す図である。
【図３】周囲温度とＬＥＤ電流Ｉ１との関係を測定した結果を示すグラフである。
【図４】線状光源装置を用いたシート状樹脂フィルムの検査方法を説明するための概略図である。
【図５】線状光源装置または面状光源装置における発光ダイオードの駆動方法の説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
Ｖｃｃ・・・定電圧電源
ＬＥＤｓ・・・複数の発光ダイオードの直列接続
Ｒ・・・電流制限用抵抗体
Ｖｆ１・・・ＬＥＤｓの順方向電圧
ΔＶｆ１・・・ＬＥＤｓの順方向電圧の温度変化分
Ｉ１・・・ＬＥＤｓに流れる電流
Ｉ２・・・Ｒに流れる電流
Ｉ３・・・温度補償電流
Ｄ１，Ｄ２・・・温度補償用ダイオード
Ｔｒ１・・・トランジスタ
ｒ１，ｒ２，ｒ３・・・抵抗体
ｒ４・・・Ｉ１を計測するための抵抗体
Ｉ４・・・Ｄ１，Ｄ２に流れる電流
【図１】
2009141282.tif 000003
【図２】
2009141282.tif 000004
【図３】
2009141282.tif 000005
【図４】
2009141282.tif 000006
【図５】
2009141282.tif 000007