説明

LED破壊検出装置

【課題】調光によりLEDの駆動電圧が変化した場合にも正確にLEDの破壊が検知できるLED破壊検出装置を提供すること。
【解決手段】複数のLED(D1−1〜D12−9)を2以上の組(C1〜C9)に分割し、該各組が2個以上のLEDを直列に接続した複数組のLEDと検出回路からなるLED破壊検知装置(1)であって、各LEDの組は駆動電源(VL)に並列に接続され、各LEDの組の一部のLED(D1−9〜D12−9)を検知素子(2)として直列回路の導通を各組毎に検知し、その検知信号(V1〜V12)を比較回路(3)、基準電圧回路(4)、破壊判定回路(5)、駆動回路(6)及び破壊表示・警告音処理回路(7)からなる検出回路に出力するものであり、該検出回路が該LEDの組に印加される駆動電源(VL)の電圧変化に対応できる機能を備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、LED破壊検出装置に関し、就中、画像処理用照明器具あるいは機器検査用照明器具に組み込むのに有用なLED破壊検出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、LED照明器具のオープン(断線)破壊検出装置がLED信号灯の場合について知られている(例えば、特許文献1参照。)。この装置では、同文献1の図3に示されるように、直列接続されたLED素子群を一直列単位とし、この直列単位の複数組が駆動電源に並列接続されている。その際、各直列単位には、さらにフォトカプラを検知素子として直列接続することにより、直列単位毎のオープン破壊を検知可能としている。つまり、この装置は、LEDの駆動電圧が一定のときに限り、LED素子群のオープン破壊に対応できるように設定されている。
【0003】
一方、画像処理用照明器具あるいは機器検査用照明器具では、検査物の色、サイズ、および反射率などに応じて、LEDの駆動電圧を変化させて所望の照射光量を得ることが多い。しかし、従来の検出装置では、LEDの駆動電圧が大きく変化した際に、LED破壊を確実に検知することは困難である。しかも、LED破壊モードには、オープン破壊に加えてショート(短絡)破壊も高い確率で含まれるので、ショート破壊の検知も重要になる。ちなみに、上記文献1では、オープン破壊の検知に終始し、ショート破壊の検知についての解決策は何等開示されていない。
【0004】
【特許文献1】特開平7−287043号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
したがって、本発明の課題は、調光によりLEDの駆動電圧が変化した際にも、LED破壊を正確に検知できるLED破壊検出装置を提供することにある。さらに、本発明の他の課題は、LEDのオープン破壊検知機能に加えて、LEDのショート破壊をも検知できるLED破壊検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者等は、直列接続されたLED素子群を一直列単位とし、この直列単位の複数組を駆動電源に並列接続した際に、各直列単位中の一部のLED素子を導通検知用素子として兼用させることに注目した。そして、該検知素子から出力されるアノード側電位を、該直列単位に印加される最大駆動電圧および最小駆動電圧(いずれも固定電圧)に対応する2つの固定基準電圧と比較することにより、従来の問題を解消するに至った。また、本発明のさらに好ましい態様によれば、該最大駆動電圧および最小駆動電圧を維持しながら、これら2つの基準電圧に対応する最大側可変駆動電圧および最小側可変駆動電圧を併用することにより、全てのLED破壊が破壊モード毎に特定される。
【発明の効果】
【0007】
本発明のLED破壊検出装置にあっては、以下のような顕著な効果が奏される。
(1)調光時にLEDの駆動電圧を変化させた場合でも、LED破壊を正確に検知できる。
(2)各直列単位中の一部のLED素子を検知素子として兼用しているので、追加的検出素子を必要とせず、装置が簡略化される。
(3)該2つの基準電圧に加えて、さらに対応する2つの可変基準電圧を併用することにより、ショート破壊およびオープン破壊が区別されて検知される。
(4)上記(3)において、破壊モード毎の破壊表示素子ないし破壊警告ブザーを併用することにより、LED破壊が瞬時にしかも破壊モードまでが判別できるので、修複等の対処が迅速になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
以下、本発明のLED破壊検出装置の一例について、添付図面を参照しながら述べる。
図1は、本発明のLED破壊検出装置の一例を示すブロック図である。
図2は、図1のLED破壊検出装置の回路図である。
図3は、図1〜図2の装置において、モニタ信号と基準電圧の関係を示すグラフである。
図4は、本発明の別の態様において、モニタ信号と基準電圧の関係を示すグラフである。
図5は、本発明のさらに別の態様において、モニタ信号と基準電圧の関係を示すグラフである。
図6は、上記のさらに別の態様における回路図である。
図7は、本発明のLED破壊検出装置を組込んだ検査用のライン状LED照明装置用の斜視図である。
【0009】
図1〜図2には、本発明の第一の態様が示されている。これらの図において、(1)はLED破壊検出部で、検知素子(2)と比較回路(3)と基準電圧回路(4)と破壊判定回路(5)と駆動回路(6)と破壊表示・警告音処理回路(7)とを含む検知回路、ならびに破壊表示素子(8)および/または破壊警告ブザー(9)から構成されている。また、図1のLED素子直並列回路では、直列接続されたLED素子群を一直列単位とし、この直列単位の複数組が駆動電源に並列接続されている。そして、各直列単位の導通検知素子(2)としては、その直列単位の終端(最下段)のLED素子が兼用されている。
【0010】
図1のLED素子直並列回路、さらには導通検知素子(2)、比較回路(3)、および基準電圧回路(4)の詳細は、図2に示されている。
【0011】
図2において、(C1)〜(C12)は各直列単位、(D1−1〜D1−9)〜(D12−1〜D12−9)は、各直列単位(C1)〜(C12)で直列接続されたLED素子群で、その際、各直列単位の終端の(D1−9)〜(D12−9)がそれぞれに導通検知素子(2)として機能する。したがって、ここでは、各直列単位(一列)に9個のLED素子が直列接続され、さらに、この直列単位が12個並列配置されている。なお、各直列単位(C1)〜(C12)のLED素子群には、図示するように、電流制限抵抗(R1)〜(R12)が直列接続されている。これらは、LED駆動電圧との兼ね合いで、通常数十Ω〜数百Ωに設定される。
【0012】
さらに、(V1)〜(V12)は各直列単位(C1)〜(C12)において、導通検知素子(2)のアノード(陽極)側電位を示すモニタ信号、(01)〜(012)は比較回路(3)からの出力信号、(VR1)および(VR2)はそれぞれに、比較回路(3)内にてモニタ信号(V1)〜(V12)との比較を行なう最大基準電圧および最小基準電圧、そして、(VL)は各直列単位(C1)〜(C12)に印加される駆動電圧である。
【0013】
各直列単位の最下段に位置するLED(D1−9)〜(D12−9)をそれぞれに導通検知素子(2)として兼用するには、例えば、それらのアノード電位(V1)〜(V12)をモニタ信号として常時出力させればよい。このモニタ信号が入力される検知回路には、調光時に各直列単位(C1)〜(C12)への印加電圧が変化したときでも、LED破壊検出に対応できる機能が付与されている。具体的には、調光度合いに応じて各直列単位(C1)〜(C12)に印加される駆動電圧(VL)の最大駆動電圧(VLmax)および最小駆動電圧(VLmin)に対応して、基準電圧回路(4)内に2つの基準電圧、すなわち最大基準電圧(VR1)および最小基準電圧(VR2)を設けている。このような最大基準電圧(VR1)および最小基準電圧(VR2)は、電源電圧(VCC)を、グランド(G)に接続された高精度の抵抗(Ra〜Rd)にて抵抗分圧して固定電圧にすればよい。
【0014】
上述したモニタ信号の電圧(V1)〜(V12)はそれぞれに、最大基準電圧(VR1)および最小基準電圧(VR2)と比較される。この動作は、図2に示すような、汎用のコンパレータからなる比較回路(3)によりなされる。
【0015】
モニタ信号の電圧(V1)を例にとって説明すると、この電圧(V1)は、比較回路(3)内でウインドウコンパレータを構成している2つのコンパレータ(CP1−1)および(CP1−2)にてそれぞれ最大基準電圧(VR1)および最小基準電圧(VR2)と比較される。比較回路(3)の出力電圧は、正常な場合をHレベル、LED破壊時をLレベルとして出力端子から出力される。このとき、モニタ信号の電圧(V1)レベルが最大基準電圧(VR1)と最小基準電圧(VR2)との間に入り、その出力電圧(01)がHレベルとなった場合を全てのLED素子が正常状態にあると判定する。逆に、その出力電圧(01)がLレベルになった場合は、オープン破壊やショート破壊が発生したものと判定する。このオープン破壊やショート破壊の詳細については、後述する。
【0016】
以上の態様は、直列単位(C1)についての破壊検知例であるが、他の直列単位(C2)〜(C12)も同様に適用される。したがって、各直列単位(C2)〜(C12)に対応する各モニタ信号の電圧(V2)〜(V12)を最大基準電圧(VR1)および最小基準電圧(VR2)と比較することにより、同様にLED破壊が検知される。
【0017】
そして、比較回路(3)からの各出力電圧(01)〜(012)は、次段の12入力1出力AND回路からなる破壊判定回路(5)に入力される。したがって、この破壊判定回路(5)では、入力する出力電圧(01)〜(012)の内、一つでもLレベルがあれば破壊の判定がなされる。さらに、この破壊判定回路(5)からの破壊判定出力電圧(Lレベル)は、次段の駆動回路(6)を経由して破壊表示・破壊警告音処理回路(7)にて処理され、破壊表示用素子、例えばLED(8)を点灯させ、あるいは破壊警告ブザー(9)を作動させる。
【0018】
図3には、図2の直列単位(C1)に印加する駆動電圧(VL)と、導通検出素子であるLED素子(D1−9)のモニタ信号の電圧(V1)との一般的関係が示されている。図3における直線A〜Eはそれぞれに、以下のケースに該当する。
a.直線(A):直列単位(C1)の全てのLE素子(D1−1)〜(D1−9)がオープン破壊もショート破壊も無い、すなわち正常な点灯状態のケース。
b.直線(B):LED素子群(D1−1)〜(D1−8)のいずれかの素子がショート破壊したケース。
c.直線(C):検出素子を兼用するLED(D1−9)がオープン破壊したケース。
d.直線(D):LED素子群(D1−1)〜(D1−8)のいずれかの素子がオープン破壊したケース。
e.直線(E):検出素子を兼用するLED素子(D1−9)がショート破壊したケース。
【0019】
この図3から、以下のaおよびbの判定がなされる。
a.直線(B)および(C)におけるモニタ信号の電圧(V1)は、全調光範囲(駆動電圧VL)で最大基準電圧(VR1)を上回っている。これに対して、正常状態のモニタ信号の電圧(V1)は、直線(A)で示すように、全調光範囲(駆動電圧VL)で、この最大基準電圧(VR1)と最小基準電圧(VR2)の間にある。このことから、モニタ信号の電圧(V1)と最大基準電圧(VR1)とを比較し、モニタ信号の電圧(V1)>最大基準電圧(VR1)を満足する場合には、直線(B)、(C)のいずれかのケースであることが検知できる。なお、直線(B)のケースが発生する確率は、他の直線(C)、(D)、および直線(E)のケースに比べて、極めて低い。
b.一方、直線(D)、直線(E)のケースでは、モニタ信号の電圧(V1)は、全調光範囲(駆動電圧VL)で最小基準電圧(VR2)を下回っている。このことから、モニタ信号の電圧(V1)と最小基準電圧(VR2)とを比較し、モニタ信号の電圧(V1)<最小基準電圧(VR2)を満足する場合には、直線(D)、あるいは直線(E)のいずれかのケースであることが検知できる。
【0020】
以上に述べた第一の態様で特徴的なことは、各直列単位(C1)〜(C12)において、一部のLED素子が検出回路へモニタ信号を出力する導通検知素子(2)として兼用され、且つ該検出回路には、各直列単位(C1)〜(C12)に印加される駆動電源の電圧(VL)の変化に対応できる機能が付与されていることに在る。こうすることにより、照射光量を変化させる調光モードにおいて、LEDの駆動電圧が変化しても、LED破壊が検知できる。また、一部のLED素子を導通検知素子として兼用しているので、フォトカプラのような追加的検出素子を必要とせず、構成が簡略化される。
【0021】
上述の第一の態様においては、LED素子間の電圧―電流特性の違い、素子のばらつき、さらには駆動電圧の影響等で、図4に示すように、直線(A)と直線(B)の間隔が接近してしまうことがある。この場合には、固定された最大基準電圧(VR1)では両者を区別するのが困難になる。この区別が必要なときは、以下に述べる第二の態様を採用される。
【0022】
本発明の第二の態様にあっては、図4に示すように、最大基準電圧(VR1)を各直列単位(C1)〜(C12)に印加される駆動電圧(VL)に連動した最大側可変基準電圧(VR3)に変更する。
【0023】
この際、この最大側可変基準電圧(VR3)は、直線(A)と直線(B)のケースを判別するために、同図に示すように全調光範囲で、直線(A)と直線(B)のほぼ中間の値に設定する。図4の場合のように、直線(A)と直線(B)が互いに平行な場合には、駆動電圧(VL)を高精度の抵抗で抵抗分圧するだけで、直線(A)と直線(B)のほぼ中間に最大側可変基準電圧(VR3)を容易に設定できる。また、直線(A)と直線(B)が曲線の場合には、各曲線の形状に応じて、公知のオペアンプ等による曲線補正回路を利用して、曲線状の最大側可変基準電圧(VR3)を直線(A)と直線(B)のほぼ中間に入るように設定すればよい。これにともない、図1および図2の比較回路(3)では、最大基準電圧(VR1)のみ最大側可変基準電圧(VR3)に変更されるとともに、基準電圧回路(4)の最大基準電圧(VR1)側の電源端子(VCC)のみ駆動電圧(VL)に変更される。
【0024】
同様にして、他の直列単位列(C2)〜(C12)についても、最大基準電圧(VR1)を最大側可変基準電圧(VR3)に変更することにより、LED破壊が検知される。
【0025】
この第二の態様では、ショート破壊とオープン破壊は一括検知される。すなわち、直線(B)と直線(C)は共に、最大側可変基準電圧(VR3)の上側に位置しているので、ショート破壊(直線(B))とオープン破壊(直線(C))の区別はされない。同様に、直線(D)と直線(E)は共に最小基準電圧(VR2)の下側に位置しているので、両者も互いに区別されない。これらの破壊モード毎に区別が必要な際には、以下に述べる第三の態様が採用される。
【0026】
本発明の第三の態様にあっては、図5において、最大基準電圧(VR1)を維持しながら、その下側にさらに最大側可変基準電圧(VR3)を設け、且つ最小基準電圧(VR2)を維持しながら、その下側にさらに最小側可変基準電圧(VR4)が追加・併用される。この際、最小側可変基準電圧(VR4)の電圧レベルは、全調光範囲で直線(D)と直線(E)との中間に設ける。最大側可変基準電圧(VR3)については、第二の態様の場合と同じである。
【0027】
要するに、第三の態様では、最大基準電圧(VR1)および最小基準電圧(VR2)に加えて、最大側可変基準電圧(VR3)と最小側可変基準電圧(VR4)を併用し、これら4個の基準電圧を組み込んだ比較回路が採用される。これにより、破壊モード(直線(B)〜直線(E))毎の判別が可能になり、より高精度な破壊検出が実現される。
【0028】
この場合の検知回路の例は図6に示されている。この例では、4段のコンパレータ(CP1−1)〜(CP1−4)と3個のアナログスイッチ(SW1)〜(SW3)とからなる比較回路(3)、ならびに最大基準電圧(VR1)および最小基準電圧(VR2)に加えて、LED駆動電圧(VL)を高精度の4個の抵抗(Re〜Rh)にて抵抗分圧した最大側可変基準電圧(VR3)および最小側可変基準電圧(VR4)からなる基準電圧回路(4)により実現できる。
【0029】
この図6の回路では、各破壊モード(直線(B)〜直線(E))の破壊状態が4段のコンパレータ(CP1−1)〜(CP1−4)から出力されるので、破壊モード毎の識別が可能になる。具体的に言えば、初段のコンパレータ(CP1−1)の出力(0P1)がLレベルの場合には、直線(E)に関するショート破壊と識別でき、二段目のコンパレータ(CP1−2)の出力(0P2)がLレベルの場合には、直線(D)に関するオープン破壊と識別できる。同様に、3段目のコンパレータ(CP1−3)の出力(0P3)がLレベルの場合には、正常と識別でき、逆にHレベルの場合には、直線(B)に関するショート破壊あるいは直線(C)に関するオープン破壊と識別できる。さらに、4段目のコンパレータ(CP1−4)の出力(0P4)がLレベルの場合には、直線(B)に関するショート破壊と識別でき他方、Hレベルの場合には直線(C)に関するオープン破壊と識別できる。その結果、全ての破壊モード毎が検知され、より高精度なLED破壊検出が実現する。
【0030】
さらに、比較回路(3)から出力される、破壊モード毎の出力信号を利用して検出時の破壊内容に応じて多色LED素子あるいは複数色のLED素子を用い、破壊モード毎に色を変えて表示し、あるいは破壊内容に応じて圧電ブザー等の警告音を変えることにより、さらに高機能化が図られる。
【0031】
そして、上記の回路を他の直列単位(C2)〜(C12)に適用することにより、全ての直列単位毎に全ての破壊モードについてオープン破壊とショート破壊を区別しながら検知できる。
【0032】
図7には、本発明のLED破壊検出装置を組込んだ検査用のライン状LED照明装置(10)の斜視図が示されている。この例では、パネル前面に破壊表示素子(8)、破壊警告ブザー(9)、調光(光量調整)ボリューム(11)、および、ライン状のLED照射部(12)が設けてある。このLED照射部(12)は、図1のLED素子直並列回路に対応し、ここでは、横2段に直列単位(C1)および(C2)が配されている。
【0033】
本発明において、各直列単位におけるLEDの接続数、および直列単位の並列配置数は、最終製品の仕様に応じて任意に設定すればよいことは言うまでもない。また、導通検知素子(2)についても必ずしも、各直列単位の最下段に固定する必要はなく、印加電圧あるいは検知方法に応じて選定すればよい。
【産業上の利用可能性】
【0034】
本発明のLED破壊検出装置は、オープン破壊のみならずショート(ショート)破壊が検知できるので、画像処理照明用や光学機器照明用のみならず信号機等の屋外表示灯用あるいは商品展示用等の屋内照明用あるいは医療用照明装置の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【0035】
【図1】本発明のLED破壊検出装置の一例を示すブロック図。
【図2】図1のLED破壊検出装置の回路図。
【図3】図1〜図2の装置において、モニタ信号と基準電圧の関係を示すグラフ。
【図4】本発明の別の態様において、モニタ信号と基準電圧の関係を示すグラフ。
【図5】本発明のさらに別の態様において、モニタ信号と基準電圧の関係を示すグラフ。
【図6】上記のさらに別の態様における回路図。
【図7】本発明のLED破壊検出装置を組込んだ検査用のライン状LED照明装置用の斜視図。
【符号の説明】
【0036】
1 LED破壊検出部
2 導通検知素子
3 比較回路
4 基準電圧回路
5 破壊判定回路
6 駆動回路
7 破壊表示・警告音処理回路
8 破壊表示素子
9 破壊警告ブザー
10 本発明のLED破壊検出装置を組込んだ検査用のライン状LED照明装置
11 調光(光量調節)ボリューム
12 ライン状LED素子群
C1〜C12 LED素子群の直列接続単位(各列)
D1−1〜D12−9 各直列接続単位を構成するLED素子群
V1〜V12 モニタ信号
01〜012 出力信号
R1〜R12 電流制限抵抗
VR1 最大基準電圧(固定電圧)
VR2 最小側基準電圧(固定電圧)
VR3 最大側可変基準電圧
VR4 最小側可変基準電圧
VL LED駆動電圧
G グランド(アース)


















【特許請求の範囲】
【請求項1】
直列接続されたLED素子群を一直列単位とし、この直列単位の複数組が駆動電源に並列接続され、且つ該直列単位毎にLED破壊検知回路が接続されたLED破壊検出装置において、各直列単位の一部のLED素子がその直列回路の導通検知素子として兼用され、その検知信号が入力される各検知回路には、該回路に対応した直列単位に印加される駆動電源の電圧変化に対応する機能が付与されていることを特徴とするLED破壊検出装置。
【請求項2】
該各検知回路が、これに接続した直列単位に印加される最大駆動電圧および最小駆動電圧のそれぞれに対応した最大基準電圧回路および最小基準電圧回路を有している請求項1に記載のLED破壊検出装置。
【請求項3】
該最大基準電圧が、可変基準電圧に変更された請求項2に記載のLED破壊検出装置。
【請求項4】
該各検知回路に、さらに、該最大駆動電圧および最小駆動電圧のそれぞれに連動した最大側可変基準電圧回路および最小側可変基準電圧回路が併設されている請求項2に記載のLED破壊検出装置。
【請求項5】
該導通検知素子として兼用されたLED素子が、そのアノード側電位を示すモニタ信号を出力する請求項1〜4のいずれかに記載のLED破壊検出装置。
【請求項6】
該検知回路の出力側に、破壊表示素子および/または破壊警告ブザーが接続された請求項1〜5のいずれかに記載のLED破壊検出装置。
【請求項7】
画像処理または機器検査用照明器具用として有用な請求項1〜6のいずれかに記載のLED破壊検出装置。



【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1】
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【公開番号】特開2008−64477(P2008−64477A)
【公開日】平成20年3月21日(2008.3.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−239663(P2006−239663)
【出願日】平成18年9月5日(2006.9.5)
【出願人】(000226932)日星電気株式会社 (98)
【Fターム(参考)】