特許 7011446 ショート判定装置、及び、光照射装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-01-18

(45)【発行日】2022-01-26

(54)【発明の名称】ショート判定装置、及び、光照射装置

(51)【国際特許分類】

   H05B 45/54 20200101AFI20220119BHJP

【ＦＩ】

H05B45/54

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2017208096

(22)【出願日】2017-10-27

(65)【公開番号】P2019079772

(43)【公開日】2019-05-23

【審査請求日】2020-09-15

(73)【特許権者】

【識別番号】596099446

【氏名又は名称】シーシーエス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121441

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 竜平

(74)【代理人】

【識別番号】100154704

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 真大

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼木 秀和

【審査官】坂口 達紀

(56)【参考文献】

【文献】欧州特許出願公開第２２３７６４４（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｂ ４５／５４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のＬＥＤが直列に接続されたストリングス中におけるＬＥＤのショートの有無を判定するショート判定装置であって、
複数のＬＥＤからなるＬＥＤ群に対して１つずつ発光側が並列接続された複数のフォトカプラと、
各フォトカプラの受光側から出力される電圧に基づいて、前記ストリングス中におけるＬＥＤのショートの有無を判定するショート判定部と、を備えたショート判定装置。

【請求項2】

前記フォトカプラの発光側に対してツェナーダイオードが設けられており、ＬＥＤ群のいずれか１つがショートした場合に、前記フォトカプラの受光側がオフとなるようにツェナー電圧が設定されている請求項１記載のショート判定装置。

【請求項3】

請求項１又は２いずれかに記載のショート判定装置と、
前記ストリングスと、を備えた光照射装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ｎ個（ｎは２以上の自然数）のＬＥＤが直列に接続されたストリングス中におけるＬＥＤのショートの有無を判定するショート判定装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

複数のＬＥＤが直列に接続されたストリングスが複数並列に接続された光照射装置では、例えば照度ムラを小さくするために各ストリングスから射出される光の放射強度を均一に揃える必要がある。このため、各ストリングスを構成するＬＥＤがショートしている場合には、速やかに検出してショートしているＬＥＤ、又は、そのＬＥＤを含むストリングスを交換できることが求められている（特許文献１参照）。

【0003】

例えば正常時においてストリングスに印加されているストリングス電圧を基準電圧として予め測定しておき、ストリングスに現在印加されているストリングス電圧が基準電圧よりも低い場合にはＬＥＤのショートが発生していると判定するものがある。

【0004】

ところで、ストリングスにおけるＬＥＤの直列数が大きい場合には、そのストリングスに印加されるストリングス電圧も高くなるため、ストリングス電圧の変動によるノイズと、ＬＥＤ１個がショートすることによる電圧降下量との差が小さくなる。また、ストリングス電圧が高電圧であるとＡ／Ｄコンバータの入力可能レンジを超えている場合があるため、分圧して取り込み可能なレンジに調整された後、デジタル値に変換されることになる。

【0005】

このため、デジタル値によって正常時と現時点でのストリングス電圧の比較を単純に行うと、ストリングス電圧が高くなるほどストリングス電圧の変動に対してＬＥＤ１個がショートすることによる電圧降下量のＳ／Ｎ比が悪化してしまう。

【0006】

したがって、特にストリングス電圧が高い場合に従来のショート判定方法ではストリングス中のＬＥＤが複数ショートしたときには判定できるものの、１個しかＬＥＤがショートしていないときにはこれを正確に判定することが難しい。

【0007】

また、各ＬＥＤの両端の電圧をモニタリングできるように構成して、どのＬＥＤがショートしているかを判定しようとすると、必要となる配線が非常に多くなってしまい、電圧検出のための回路も多数必要となるため現実的ではない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特開２０１４－１３５１６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は上述したような問題を鑑みてなされたものであり、ストリングス電圧が高くても、１個でもＬＥＤがショートしたときに簡素な回路構成で正確に判定できるショート判定装置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】

【0010】

すなわち、本発明に係るショート判定装置は、複数のＬＥＤが直列に接続されたストリングス中におけるＬＥＤのショートの有無を判定するショート判定装置であって、各ＬＥＤに対して１つずつ発光側が並列接続された複数のフォトカプラと、各フォトカプラの受光側から出力される電圧に基づいて、前記ストリングス中におけるＬＥＤのショートの有無を判定するショート判定部と、を備えたことを特徴とする。

【0011】

このようなものであれば、ＬＥＤがショートしていない場合には、フォトカプラの発光側にも電流が流れて受光側のスイッチをオン状態にし、一方、ＬＥＤがショートした場合には、フォトカプラの発光側に電流が流れず、受光側のスイッチをオフ状態とすることができる。

【0012】

したがって、各ＬＥＤがショートしたか否かをオンオフ信号に置き換えることができるので、前記ショート判定部でＬＥＤの直列数が多く、ストリングス電圧が高くてもその影響を受けずに１つのＬＥＤのショートについて判定を行うことが可能となる。

【0013】

各ＬＥＤのショートに関する情報を１つにまとめることができ、各フォトカプラから前記ショート判定部に至る配線を簡素化するには、前記複数のフォトカプラの受光側がそれぞれ直列接続されたショート検出回路をさらに備え、前記ショート判定部が、前記ショート検出回路に印加されている電圧を取得し、前記ストリングス中におけるＬＥＤのショートの有無を判定するように構成されたものであればよい。

【0014】

また、本発明に係るショート判定装置は、複数のＬＥＤが直列に接続されたストリングス中におけるＬＥＤのショートの有無を判定するショート判定装置であって、複数のＬＥＤからなるＬＥＤ群に対して１つずつ発光側が並列接続された複数のフォトカプラと、各フォトカプラの受光側から出力される電圧に基づいて、前記ストリングス中におけるＬＥＤのショートの有無を判定するショート判定部と、を備えたものにすれば、ＬＥＤに対するフォトカプラの設置数を減らしても、ストリングス中のＬＥＤが１つでもショートしたことを判定する事ができる。

【0015】

ＬＥＤ群に含まれるいずれか１つのＬＥＤがショートした際に、フォトカプラの発光側に電流が流れなくなるように調節でき、１つのＬＥＤのショートの検出を実現するための具体的な構成としては、前記フォトカプラの発光側に対してツェナーダイオードが設けられており、ＬＥＤ群のいずれか１つがショートした場合に、前記フォトカプラの受光側がオフとなるようにツェナー電圧が設定されているものが挙げられる。

【0016】

本発明に係るショート判定装置と、前記ストリングスと、を備えた光照射装置であれば、ストリングス電圧が高くても１つのＬＥＤがショートしたことを検出し、該当するＬＥＤ又はストリングスを速やかに交換することができる。したがって、光照射装置から照射される光の照度を常に均一に保つことができる。

【発明の効果】

【0017】

このように本発明に係るショート判定装置によれば、フォトカプラによって各ＬＥＤがショートしたか否かの情報をオンオフ信号に置き換えることができる。したがって、ストリングスのＬＥＤ直列数が多く（ストリングス電圧が高く）、ＬＥＤのショートによる電圧降下量を検出しにくい場合でも、その影響を受けずに１つのＬＥＤのショートを確実に検出する事が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第１実施形態に係るショート判定装置、及び、光照射装置を示す模式的回路図。

【図2】本発明の第２実施形態に係るショート判定装置、及び、光照射装置を示す模式的回路図。

【発明を実施するための形態】

【0019】

本発明の第１実施形態に係るショート判定装置１００、及び、光照射装置２００について各図を参照しながら説明する。

【0020】

本実施形態のショート判定装置１００は、複数個（本例では６個）のＬＥＤ２が直列に接続されたストリングス１中におけるＬＥＤ２のショートの有無（ＬＥＤ２がショートしたかどうか）を判定するものである。このショート判定装置１００と、ストリングス１とを備えた光照射装置２００は例えば外観検査においてワークに対して均一な照度の光を照射するために用いられる。

【0021】

この実施形態では、ストリングス１には定電流源３が接続されており、所定の放射強度で各ＬＥＤ２が発光するようにしてある。

【0022】

このショート判定装置１００は、図１に示すように、各ＬＥＤ２に対して１つずつ発光側が並列接続された複数（本例ではＬＥＤ２と同数の６個）のフォトカプラ４と、フォトカプラ４の受光側をそれぞれ直列接続したショート検出回路５と、ショート検出回路５からの出力に基づいて各ＬＥＤ２におけるショートの有無を判定するショート判定部７と、を備えている。また、ショート検出回路５のハイサイドにはプルアップ抵抗６が設けられているとともに、その両端に所定の電圧を印加する電源が設けられている。

【0023】

フォトカプラ４は、パッケージ内に発光素子と受光素子が対向して配置され、外部からの光が受光素子へと入射しないように構成されている。発光素子には発光ダイオード、受光素子にはフォトトランジスタが用いられている。入力側となる発光素子と、出力側となる受光素子との間は絶縁されているため、ストリングス１とショート判定装置１００との間は絶縁を保ったままでＬＥＤ２のショートの有無に関する情報を含む信号伝達が行われる。

【0024】

第１実施形態では、各フォトカプラ４の発光素子の端子はストリングス１を構成するＬＥＤ２に対して、抵抗Ｒとともに並列に接続されている。すなわち、ＬＥＤ２が正常に点灯している場合には、フォトカプラ４の発光側に電流が流れ、受光素子であるフォトトランジスタがオン状態となる。一方、ＬＥＤ２がショートしている場合には、フォトカプラ４の発光側には電流が流れず、受光素子であるフォトトランジスタがオフ状態となる。なお、抵抗Ｒは、ＬＥＤ２がショートしていないときに、フォトカプラ４の発光側に流れる電流を制御するためのものである。

【0025】

各フォトカプラ４の受光側は、それぞれ直列に接続されてショート検出回路５を構成している。このようにしてショート検出回路５の両端の電圧信号が、各フォトカプラ４からの出力信号をまとめたものとしている。ショート検出回路５は、各フォトカプラ４の出力側が直列に接続されているので、ＬＥＤ２が全てショートしていない場合のみ全体としてオン状態となり、いずれかのＬＥＤ２が１つでもショートしている場合には、全体としてオフ状態となる。

【0026】

ショート判定部７は、各フォトカプラ４からの出力信号に基づいて決定されるショート検出回路５の両端電圧を取得し、その両端電圧に基づいてストリングス１中のＬＥＤ２におけるショートの有無を判定する。第１実施形態では、ショート判定部７の電圧取得点よりも上流側においてプルアップ抵抗６が設けられている。したがって、ストリングス１中のいずれかのＬＥＤ２がショートし、対応するフォトカプラ４の受光側がオフ状態となった場合には、ショート判定部７にハイレベルの電圧信号が入力されることになる。一方、ストリングス１中のいずれのＬＥＤ２にもショートが発生しておらず、ショート検出回路５全体がオン状態の場合には、プルアップ抵抗６の作用により、ショート判定部７にはローレベルの電圧信号が入力されることになる。

【0027】

したがって、第１実施形態ではショート判定部７は、ハイレベルの信号が入力された場合にそのストリング中にＬＥＤ２のショートが発生していると判定する。なお、ショート検出回路５のハイサイド側に設けたプルアップ抵抗６に代え、ローサイド側（ショート判定部７の電圧取得点よりも下流側）にプルダウン抵抗を設けた構成とすることもでき、この場合、いずれかのＬＥＤ２がショートしたときには、ショート判定部７にローレベルの電圧信号が入力され、いずれのＬＥＤ２もショートしていないときには、ショート判定部７にハイレベルの電圧信号が入力されるため、ショート判定部７は、ローレベルの信号が入力された場合にＬＥＤ２がショートしていると判定する。

【0028】

なお、フォトカプラ４の受光素子の直列数が多く、ショート判定部７において単純に信号のハイレベル、ローレベルを検出できない電圧となる場合には、ショート判定部７にコンパレータを用いたり、Ａ／Ｄコンバータを介して出力される電圧と閾値電圧との比較を行ったりして、ＬＥＤ２のショートの有無を判定するようにしてもよい。

【0029】

このように第１実施形態のショート判定装置１００によれば、ストリングス１を構成する各ＬＥＤ２に対して１つずつフォトカプラ４を並列に接続することで、ＬＥＤ２のショートの有無をオンオフ信号に置き換えることができる。

【0030】

したがって、従来のように１つのＬＥＤ２のショートによる電圧降下量を取得する必要がない。このため、ＬＥＤ２の直列数が多く、ストリングス１の両端に印加されるストリングス電圧が大きい場合でも、ショートの判定においてその影響を受けなくすることができる。

【0031】

さらに、ショート検出回路５は各フォトカプラ４の受光素子側を直列接続して構成されているので、全てのＬＥＤ２にショートが発生していない場合のみオン状態となり、１つでもＬＥＤ２にショートが発生している場合にはオフ状態となる。したがって、ショート判定部７は、ショート検出回路５がオフ状態となっていることを検出できさえすれば、ストリングス１中に１個でもＬＥＤ２のショートが発生していることを検出できる。

【0032】

したがって、ショート判定装置１００によるショートの有無に関する判定精度を従来よりも向上させることができ、ストリングやＬＥＤ２の交換を速やかに行うことが可能となる。

【0033】

このため、例えば製品の外観検査等に用いられる光照射装置として必要とされる均一な放射強度を常に保つことが可能となり、検査の信頼性を担保することが可能となる。

【0034】

加えて、フォトカプラ４の受光素子を直列に接続してショート検出回路５を構成することにより、回路構成を簡素のものとして、省配線を実現できる。

【0035】

次に本発明の第２実施形態に係るショート判定装置１００、及び、光照射装置２００について図２を参照しながら説明する。

【0036】

第２実施形態のショート判定装置１００は、第１実施形態とは異なり、ストリングス１を構成するＬＥＤ２に対して１つずつフォトカプラ４を設けるのではなく、隣接する２つのＬＥＤ２に対して１つずつフォトカプラ４を設けるように構成されている。

【0037】

すなわち、フォトカプラ４は、その発光側が複数のＬＥＤ２からなるＬＥＤ群に対して１つ並列に接続されている。このフォトカプラ４が接続されている並列回路には、フォトカプラ４に対してさらにツェナーダイオードＺと抵抗Ｒが接続してあり、ＬＥＤ２群のうち少なくとも一方のＬＥＤ２がショートした場合にフォトカプラ４の発光素子に対して電流が流れ無いようにツェナー電圧及び抵抗値が設定されている。

【0038】

このようなものであっても、ストリングス１中のいずれかのＬＥＤ２がショートすると、ショート検出回路５はオフ状態となり、ＬＥＤ２がショートしたことを第１実施形態と同様に検出する事が可能となる。

【0039】

その他の実施形態について説明する。

【0040】

ストリングスについては、各実施形態では１つだけ設けられたものを例示したが、例えば複数のストリングスが定電流源に対して並列に設けられていても構わない。この場合には、各ストリングスに対して１つずつショート検出装置を設けても良いし、１つのショート検出装置に対して接続されるストリングスが切り替えられるようにセレクタを設けても良い。

【0041】

ストリングスを構成するＬＥＤの直列数については複数であればよく、各実施形態において例示したものに限られない。また、ＬＥＤ群に含まれるＬＥＤの個数は２つに限れられるものではなく、３つであっても構わない。

【0042】

複数のフォトカプラについて受光側を直列接続してショート検出回路を構成せずに、各フォトカプラに対して１つずつショート判定部を設けても構わない。

【0043】

また、本発明であれば、１個のＬＥＤのショートを検出するだけでなく、当然に、複数個のＬＥＤのショートでも検出できる。

【0044】

その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な実施形態の組み合わせや変形を行っても構わない。

【符号の説明】

【0045】

２００・・・光照射装置
１００・・・ショート判定装置
１ ・・・ストリングス
２ ・・・ＬＥＤ
３ ・・・定電流源
４ ・・・フォトカプラ
５ ・・・ショート検出回路
７ ・・・ショート判定部
Ｒ ・・・抵抗
Ｚ ・・・ツェナーダイオード

【図1】

【図2】