JP2006351484A - 照明装置とそれに使用する照明ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】
多種類の照明ヘッドを確実に識別して、その仕様にかかわらず同一規格の電源装置を用いて、夫々の照明ヘッドを定格電流で点灯できるようにする。
【解決手段】
照明ヘッド（Ｈ_１，Ｈ_２）には、所定の識別電圧を印加したときに電気特性を２値的に検出可能な識別素子（Ｄ_１〜Ｄ_４）を介装した複数の識別回路（ＳＣ_１〜ＳＣ_４）が、共通の接続端子（Ｐｈ）から並列に分岐形成されると共に、発光素子（２…）を介装した照明回路（ＬＣ_１〜ＬＣ_４）が少なくとも一の識別回路（ＳＣ_１〜ＳＣ_４）に並列に接続され、電源装置（Ｇ）には、各識別素子（Ｄ_１〜Ｄ_４）の電気特性に基づき２値判別する判別回路（ＲＣ_１〜ＲＣ_４）と、判別されたデータに基づいて照明ヘッドの種別に応じた適正電流を供給する電流制御装置（１５）を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子を接続した照明回路を備えた照明ヘッドを電源装置に交換可能に接続して点灯させる照明装置と、その照明ヘッドに関する。

多数のＬＥＤ（発光素子）を配した照明ヘッドを電源装置に接続して使用する場合に、その電源装置から照明ヘッドに対して、個々のＬＥＤに定格電流が流れるような適正電流を供給して点灯するように電源電力が設定されている。

そして、最近では個々のＬＥＤを個別に点灯可能な照明ヘッドを電源装置に接続したときでも、個々のＬＥＤに定格電流を供給できるように点灯個数に応じて供給電流をコントロールできる電源装置が提案されている（特許文献１参照）。
特開２０００−６４６６号公報

しかし、この種の電源装置は、特定の照明ヘッドを接続した場合にＬＥＤの点灯個数に応じて電流調整するものであり、仕様の異なる照明ヘッドの電源装置として使用する場合に、その仕様に応じて電流調整することはできない。

このため最近では、図３に示すように、電源装置３１に種類の異なる照明ヘッド３２がコネクタ３３を介して着脱可能とし、照明ヘッド３２にはＬＥＤなどの発光素子３４を介装した照明回路３５と並列に、発光素子３４より抵抗値の高い識別抵抗Ｒ_１を接続しておき、発光素子３４の点灯下限電圧未満の識別電圧を印加することにより識別抵抗Ｒ_１の抵抗値を測定して、これに基づいて照明ヘッド３２の種類を判別し、その照明ヘッド３２に応じた電流を電源装置３１の電源回路３６から供給するようにした照明装置が提案されている。
これによれば、電源装置３１に接続された照明ヘッド３２の種類を判別できるので、夫々の照明ヘッド３２の仕様に応じた適正な明るさで点灯することができる。
特開２００４−１５８８４０

しかしながら、識別抵抗Ｒ_１に印加することのできる電圧が限られており、また、抵抗自体に誤差が含まれるだけでなく結線抵抗による誤差も重畳されるので、照明ヘッド３２の種類を正確に識別しようとすると、その誤差を吸収し得る程度の差の抵抗値に識別抵抗Ｒ_１を選定する必要がある。
電源装置３１では、識別抵抗測定回路３７に分圧抵抗Ｒ_２が介装されており、その分圧抵抗で生ずる電圧降下を測定することにより、照明ヘッド３２の種類を識別している。

ここで、識別抵抗Ｒ_１、分圧抵抗Ｒ_２及び結線抵抗による誤差を夫々±５％程度考慮し、点灯時に識別回路に流れるリークする電流値を少なくしようとすると、識別抵抗Ｒ_１及び分圧抵抗Ｒ_２は高い方が望ましく、外来ノイズの影響を受けにくくすることなどを考慮すると分圧抵抗Ｒ_２は低いほうが望ましい。
これらを勘案すると、識別抵抗Ｒ_１及び分圧抵抗Ｒ_２は、通常１０ｋ〜１００ｋΩ程度に選定される。
仮に、分圧抵抗Ｒ_２＝５０ｋΩとし、識別電圧を２.５Ｖとしたときに、識別抵抗Ｒ_１を１０ｋ〜１００ｋΩまで変化させたときの検出電圧を測定した。
図４はその測定結果を示すグラフであって、ノイズや各抵抗Ｒ_１、Ｒ_２の誤差を考慮すると検出幅として０.２Ｖ程度は必要になるので、この検出幅で照明ヘッドの種類を識別しようとすると、せいぜい６〜７種類を識別できるに過ぎない。

そこで本発明は、照明ヘッドから所定数の２値信号を発生させることにより、例えば４つの２値データで１６種類、８つの２値データで２５６種類というように多種類の照明ヘッドの識別が可能な照明装置を提供することを課題としている。

この課題を解決するために、請求項１の発明は、一以上の発光素子を有する照明ヘッドを電源装置に接続して点灯させる照明装置であって、前記照明ヘッドに、共通の接続端子から夫々の出力端子に分岐される複数の識別回路が並列に形成され、各識別回路に、発光素子の点灯下限電圧未満の電圧を印加したときにその電気特性を２値的に検出可能な識別素子が介装されると共に、前記発光素子が少なくとも一つの識別回路の識別素子と並列に接続されて照明回路が形成され、前記電源装置には、前記発光素子の点灯電力と点灯下限電圧未満の識別電圧を切り替えて供給する電源と、前記識別電圧を印加したときに前記各識別回路に介装された識別素子の電気特性に基づき２値判別する判別回路と、判別されたデータに基づいて照明ヘッドの種別に応じた適正電流を供給する電流制御装置を備えたことを特徴としている。

また、請求項２の発明は、前記照明ヘッドに、前記照明回路の一方の接続端子から分岐されて夫々の出力端子に至る複数の識別回路が並列に形成され、各識別回路には、発光素子の点灯下限電圧未満の電圧を印加したときにその電気特性を２値的に検出可能な識別素子が介装され、前記電源装置には、前記発光素子の点灯電力と点灯下限電圧未満の識別電圧を切り替えて供給する電源と、前記識別電圧を印加したときに前記各識別回路に介装された識別素子の電気特性に基づき２値判別する判別回路と、判別されたデータに基づいて照明ヘッドの種別に応じた適正電流を供給する電流制御装置を備えたことを特徴としている。

本発明に係る照明装置によれば、電源装置から照明ヘッドに点灯下限電圧未満の識別電圧を印加すると、発光素子が介装された照明回路には電流が流れず、識別抵抗が介装された識別回路に電流が流れる。
識別回路には、識別電圧が印加されたときにその電気特性を２値的に検出可能な識別素子として、例えば、所定の閾値に比して抵抗値の高い抵抗と抵抗値の低い抵抗の二種類の電気抵抗や、所定の閾値に比して電気容量の大きいコンデンサと電気容量の小さいコンデンサの二種類のコンデンサが選択的に介装されている。
したがって、その高低を識別するだけで、高＝１、低＝０というように２値データとして取り出すことができ、並列に形成された識別回路数に応じて、４回路であれば１６種類、８回路であれば２５６種類の識別が可能となる。
しかも、電気特性は、閾値に比して高低あるいは大小のみを識別すればよいので並列に複数の識別回路が設けられても、抵抗値を測定する場合に比して回路構成は極めて簡単になり、しかも測定ミスや誤差などに起因する誤動作を起こすことがないというメリットがある。

本例では、照明ヘッドから所定数のビット信号を発生させることにより、その数に応じて、４つの２値データで１６種類、８つの２値データで２５６種類というように多種類の照明ヘッドの識別を可能にするという目的を達成するために、照明ヘッドに、発光素子が介装された照明回路の一方の接続端子から分岐して夫々の出力端子に至る複数の識別回路を並列に形成し、各識別回路に、発光素子の点灯下限電圧未満の電圧を印加したときにその電気特性を２値的に検出可能な抵抗やコンデンサなどの識別素子を介装した。

図１は本発明に係る照明装置を示す説明図、図２は他の実施形態を示す説明図である。

図１に示す照明装置１は、一以上のＬＥＤ（発光素子）２…を有する照明ヘッドＨ_１〜Ｈ_２をコネクタ３を介して電源装置Ｇに接続して点灯させるものである。
照明ヘッドＨ_１〜Ｈ_２には、電源入力端子（共通の接続端子）Ｐｈから夫々の出力端子ＳＴ_１〜ＳＴ_４に分岐される複数の識別回路ＳＣ_１〜ＳＣ_４が並列に形成されている。
そして、各識別回路ＳＣ_１〜ＳＣ_４には、ＬＥＤ２…の点灯下限電圧ＶＬmin未満の電圧を印加したときにその電気特性を２値的に検出可能な識別素子Ｄ_１〜Ｄ_４が介装されている。
この識別素子Ｄ_１〜Ｄ_４として、本例では、所定の閾値に比して抵抗値の高い抵抗と抵抗値の低い抵抗の二種類の電気抵抗が択一的に介装されているが、所定の閾値に比して静電容量の大きいコンデンサと静電容量の小さいコンデンサの二種類を択一的に介装しても良い。

ＬＥＤ２…の数及び接続形式は照明ヘッドＨ_１〜Ｈ_２ごとに異なり、少なくとも一つの識別回路ＳＣ_１〜ＳＣ_４に照明回路ＬＣ_１〜ＬＣ_４が並列接続されている。
そして、本例の照明ヘッドＨ_１では二つの識別回路ＳＣ_１及びＳＣ_２の夫々の識別素子Ｄ_１及びＤ_２と並列に５個直列のＬＥＤ２…が接続されて照明回路ＬＣ_１及びＬＣ_２が形成され、照明ヘッドＨ_２では全ての識別回路ＳＣ_１〜ＳＣ_４の夫々の識別素子Ｄ_１〜Ｄ_４と並列に５個直列のＬＥＤ２…が接続されて照明回路ＬＣ_１〜ＬＣ_４が形成されている。

ここで、ＬＥＤ２の一個あたりの点灯電圧Ｖｆが約１.８Ｖ程度のとき、ＬＥＤ２…が５個直列に接続されている場合、点灯下限電圧ＶＬmin＝約９Ｖとなり、電源装置Ｇから照明回路ヘッドの印加電圧が９Ｖ以上のときに、照明回路ＬＣ_１〜ＬＣ_４が導通状態となってＬＥＤ２…が点灯される。
また、電源装置Ｇから照明ヘッドＨ_１〜Ｈ_２への印加電圧が点灯下限電圧ＶＬmin未満（例えば８Ｖ）になると、ＬＥＤ２…が消灯されて各照明回路ＬＣ_１〜ＬＣ_４が非導通状態となり、識別回路ＳＣ_１〜ＳＣ_４が導通状態となる。
このように照明回路ＬＣ_１〜ＬＣ_４と識別回路ＳＣ_１〜ＳＣ_４は、互いに並列に形成されており、しかも動作電圧が異なるので、その印加電圧に応じて個別に動作させることができる。
そして、一つのＬＥＤ２の定格電流２０ｍＡの場合に、二つの照明回路ＬＣ_１〜ＬＣ_２が形成された照明ヘッドＨ_１の適正点灯電流は約４０ｍＡ、照明ヘッドＨ_２の適正点灯電流は約８０ｍＡと、照明ヘッドＨ_１〜Ｈ_２の種類に応じて異なる電流を供給する必要がある。

一方、電源装置Ｇは、ＬＥＤ２…の点灯時に、点灯下限電圧ＶＬmin以上の点灯電圧ＶＬを印加して所定電流を供給する駆動電源１１と、ＬＥＤ２…の非点灯時に点灯下限電圧ＶＬmin未満の識別電圧ＶＭ（例えば２.５Ｖ）を印加する識別電源１２を備えた電源１３が、照明ヘッドＨ_１〜Ｈ_２の電源入力端子Ｐｈに接続されるコネクタ３の電源供給端子Ｐｓに接続されている。

そして、駆動電源１１と端子Ｐｓとの間には、例えば１／６０秒ごとに出力されるビデオカメラの垂直同期信号に同期して非導通となり、それ以外のときは導通されるスイッチＳＷが介装されており、画像を構成する１フレーム分の画像を撮像している間、ＬＥＤ２…を点灯することとなる。
また、識別電源１２と端子Ｐｓとの間には駆動電源１１がオンされているときに識別電源１２からの識別電圧ＶＭの供給を阻止するダイオード１４が介装されている。
これにより、駆動電源１１と識別電源１２を切り替えて所定の電力を照明ヘッドＨ_１〜Ｈ_２に供給することができる。

電源装置Ｇのコネクタ３には、識別回路ＳＣ_１〜ＳＣ_４の出力端子ＳＴ_１〜ＳＴ_４に接続される検出端子ＫＴ_１〜ＫＴ_４が形成され、夫々が二手に分岐されて一方が電流調整回路ＩＣ_１〜ＩＣ_４を介してグランドＧＮＤに接続され、他方が判別回路ＲＣ_１〜ＲＣ_４に接続されている。
判別回路ＲＣ_１〜ＲＣ_４は照明ヘッドＨ_１〜Ｈ_２に識別電圧を印加したときに各識別回路ＳＣ_１〜ＳＣ_４に介装された識別素子に基づき２値データとなる「０」「１」を判別するものであり、その判別結果が電流制御装置１５に入力される。

電流制御装置１５は、前記判別回路ＲＣ_１〜ＲＣ_４で２値判別されたデータに基づいて、識別回路ＳＣ_１〜ＳＣ_４の回路数を桁数とする２値データからなる識別コードＩＤを取得する。
例えば、照明ヘッドＨ_１の各識別素子Ｄ_１〜Ｄ_４として、夫々の抵抗値を「高」「低」「高」「低」と設定すれば、判別回路ＲＣ_１〜ＲＣ_４の出力は「１」「０」「１」「０」となり、したがって識別コードＩＤ＝１０１０となる。
また、照明ヘッドＨ_２についても同様に、各識別素子Ｄ_１〜Ｄ_４の抵抗値を「低」「低」「高」「高」と設定すれば、判別回路ＲＣ_１〜ＲＣ_４の出力は「０」「０」「１」「１」となり、したがって識別コードＩＤ＝００１１となる。

次いで、制御装置１５で、その識別コードＩＤに基づいて識別コード−適正電流変換テーブル（図示せず）を参照して、照明ヘッドＨ_１〜Ｈ_２の種別に応じた適正電流を設定する制御信号を読み出し、前記電流調整回路ＩＣ_１〜ＩＣ_４に対して制御信号を出力する。
すなわち、照明ヘッドＨ_１に対しては、電流調整回路ＩＣ_１及びＩＣ_２に対して適正電流を流すように制御信号が出力され、電流調整回路ＩＣ_３及びＩＣ_４に対して電流を遮断するように制御信号が出力される。
また、照明ヘッドＨ_２に対しては、全電流調整回路ＩＣ_１〜ＩＣ_４に対して適正電流を流すように制御信号が出力される。
このように、ＬＥＤ２…の点灯時に各照明回路ＬＣ_１〜ＬＣ_４に流す電流を自由に設定でき、必要に応じて夫々の照明回路ＬＣ_１〜ＬＣ_４のＬＥＤ２…を同等の明るさで点灯させたり、明暗の差をつけて点灯させることができる。

なお、２値データを取得する際に、識別素子Ｄ_１〜Ｄ_４が電気抵抗であれば、測定用抵抗（図示せず）で生ずる電圧降下の電位に基づいて抵抗値が所定の閾値より大きいか否かを判断すればよく、識別素子Ｄ_１〜Ｄ_４がコンデンサであれば、通電を停止させたときの放電時間に基づいて電気容量が所定の閾値より大きいか否かを判断すればよい。
そして、本例によれば識別回路の回路数に応じて多種類の照明ヘッドを正確に判別でき、例えば回路数４であれば１６種類、回路数８であれば２５６種類の照明ヘッドを正確に判別できる。
また、図示は省略するが、電流調整回路ＩＣ_１〜ＩＣ_４と直列にマニュアルの電流調節器を接続し、前記電流調整回路ＩＣ_１〜ＩＣ_４で最大電流（適正電流）を規制し、マニュアルの電流調節器で光量調整するようにしても良い。

図２は他の実施形態を示す。なお、図１と共通する部分は図中に同一符号を付して詳細説明を省略する。
本例の照明装置２１は、一以上のＬＥＤ（発光素子）２…を有する照明ヘッドＨ_１１〜Ｈ_１２をコネクタ３を介して電源装置Ｇに接続して点灯させるものである。
そして、照明ヘッドＨ_１１〜Ｈ_１２は、コネクタ３の給電端子Ｐｓ及びアース端子Ｐ_０に接続される端子Ｐｈ及びＰｔ間にＬＥＤ２…を介装した照明回路ＬＣが形成されると共に、その照明回路ＬＣの一方の端子Ｐｈから分岐されて夫々の出力端子ＳＴ_１〜ＳＴ_４に至る複数の識別回路ＳＣ_１〜ＳＣ_４が並列に形成されている。
そして、各識別回路ＳＣ_１〜ＳＣ_４には、ＬＥＤ２…の点灯下限電圧ＶＬmin未満の電圧を印加したときにその電気特性を２値的に検出可能な識別素子Ｄ_１〜Ｄ_４が介装されている。
識別素子Ｄ_１〜Ｄ_４は、本例においても、抵抗またはコンデンサなどを使用しうる。

一方、電源装置Ｇは、駆動電源１１及び識別電源１２を備えた電源１３が、コネクタ３の電源供給端子Ｐｓに接続され、実施例１と同様のスイッチＳＷ及びダイオード１４により駆動電源１１と識別電源１２を切り替えて所定の電力を照明ヘッドＨ_１〜Ｈ_２に供給することができる。

電源装置Ｇのコネクタ３には、照明回路ＬＣの一方の端子ＰｔをグランドＧＮＤに落すアース回路ＧＣに電流調整回路ＩＣが介装されている。
また、識別回路ＳＣ_１〜ＳＣ_４の出力端子ＳＴ_１〜ＳＴ_４に接続される検出端子ＫＴ_１〜ＫＴ_４が形成され、夫々が判別回路ＲＣ_１〜ＲＣ_４に接続されている。
判別回路ＲＣ_１〜ＲＣ_４は照明ヘッドＨ_１〜Ｈ_２に識別電圧を印加したときに各識別回路ＳＣ_１〜ＳＣ_４に介装された識別素子に基づき２値データとなる「０」「１」を判別するものであり、その判別結果が電流制御装置１５に入力される。

電流制御装置１５は、前記判別回路ＲＣ_１〜ＲＣ_４で２値判別されたデータに基づいて、識別回路ＳＣ_１〜ＳＣ_４の回路数を桁数とする２値データからなる識別コードＩＤを取得し、その識別コードＩＤに基づいて識別コード−適正電流変換テーブルを参照して、照明ヘッドＨ_１〜Ｈ_２の種別に応じた適正電流を設定する制御信号を前記電流調整回路ＩＣに対して出力するようになされている。
これによって、ＬＥＤ２…の点灯時に照明ヘッドＨ_１〜Ｈ_２の種類に応じて適正電流を流すことができる。

なお、２値データを取得する際に、識別素子Ｄ_１〜Ｄ_４が電気抵抗であれば、測定用抵抗（図示せず）で生ずる電圧降下の電位に基づいて抵抗値が所定の閾値より大きいか否かを判断すればよく、識別素子Ｄ_１〜Ｄ_４がコンデンサであれば、通電を停止させたときの放電時間に基づいて電気容量が所定の閾値より大きいか否かを判断すればよい。
そして本例でも同様に、識別回路の回路数に応じて多種類の照明ヘッドを正確に判別でき、例えば回路数４であれば１６種類、回路数８であれば２５６種類の照明ヘッドを正確に判別できる。
本例でも、図示は省略するが、電流調整回路ＩＣ_１〜ＩＣ_４と直列にマニュアルの電流調節器を接続し、前記電流調整回路ＩＣ_１〜ＩＣ_４で最大電流（適正電流）を規制し、マニュアルの電流調節器で光量調整するようにしても良い。

本発明は、照明ヘッドの仕様にかかわらず、電源装置からの供給電流が自動的に適正電流に維持され、常に発光素子を定格で点灯させることができるので、適正電流が異なる照明ヘッドを電源装置に任意に付け替えて使用するという用途に適している。

本発明にかかる照明装置の一例を示す回路図。 他の実施形態を示す説明図。 従来装置を示す説明図。 識別抵抗の抵抗値と分圧抵抗の電圧降下の関係を示すグラフ

符号の説明

１、２１ 照明装置
２ ＬＥＤ（発光素子）
３ コネクタ
１３ 電源
１５ 制御装置
Ｇ 電源装置
Ｈ_１、Ｈ_２ 、Ｈ_１１、Ｈ_１２ 照明ヘッド
ＳＣ_１〜ＳＣ_４ 識別回路
Ｄ_１〜Ｄ_４ 識別素子
ＬＣ_１〜ＬＣ_４、ＬＣ 照明回路
ＳＴ_１〜ＳＴ_４ 出力端子
ＩＣ_１〜ＩＣ_４、ＩＣ 電流調整回路
ＲＣ_１〜ＲＣ_４ 判別回路

Claims (8)

1. 一以上の発光素子を有する照明ヘッドを電源装置に接続して点灯させる照明装置であって、
   前記照明ヘッドに、共通の接続端子から夫々の出力端子に分岐される複数の識別回路が並列に形成され、各識別回路に、発光素子の点灯下限電圧未満の電圧を印加したときにその電気特性を２値的に検出可能な識別素子が介装されると共に、前記発光素子が少なくとも一つの識別回路の識別素子と並列に接続されて照明回路が形成され、
   前記電源装置には、前記発光素子の点灯電力と点灯下限電圧未満の識別電圧を切り替えて供給する電源と、前記識別電圧を印加したときに前記各識別回路に介装された識別素子の電気特性に基づき２値判別する判別回路と、判別されたデータに基づいて照明ヘッドの種別に応じた適正電流を供給する電流制御装置を備えたことを特徴とする照明装置。
2. 一以上の発光素子が介装された照明回路を備えた照明ヘッドを電源装置に接続して点灯させる照明装置であって、
   前記照明ヘッドに、前記照明回路の一方の接続端子から分岐されて夫々の出力端子に至る複数の識別回路が並列に形成され、各識別回路には、発光素子の点灯下限電圧未満の電圧を印加したときにその電気特性を２値的に検出可能な識別素子が介装され、
   前記電源装置には、前記発光素子の点灯電力と点灯下限電圧未満の識別電圧を切り替えて供給する電源と、前記識別電圧を印加したときに前記各識別回路に介装された識別素子の電気特性に基づき２値判別する判別回路と、判別されたデータに基づいて照明ヘッドの種別に応じた適正電流を供給する電流制御装置を備えたことを特徴とする照明装置。
3. 前記識別素子が、所定の閾値に比して抵抗値の高い抵抗と抵抗値の低い抵抗の二種類の電気抵抗から成る場合に、その抵抗値の高低を判別して２値化されたデータを読み取る判別回路を備えた請求項１又は２記載の照明装置。
4. 前記識別素子が、所定の閾値に比して静電容量の大きいコンデンサと静電容量の小さいコンデンサの二種類のコンデンサから成る場合に、各コンデンサの容量の大小を判別して２値化されたデータを読み取る判別回路を備えた請求項１又は２記載の照明装置。
5. 一以上の発光素子を介装した照明回路を備え、電源装置に接続して点灯される照明ヘッドであって、
   共通の接続端子から夫々の出力端子に分岐される複数の識別回路が並列に形成され、各識別回路に、発光素子の点灯下限電圧未満の電圧を印加したときにその電気特性を２値的に検出可能な識別素子が介装されると共に、少なくとも一つの識別回路に前記照明回路が並列接続されたこと特徴とする照明ヘッド。
6. 一以上の発光素子を介装した照明回路を備え、電源装置に接続して点灯される照明ヘッドであって、
   前記照明回路の一方の接続端子から分岐されて夫々の出力端子に至る複数の識別回路が並列に形成され、各識別回路には、発光素子の点灯下限電圧未満の電圧を印加したときにその電気特性を２値的に検出可能な識別素子が介装されたこと特徴とする照明ヘッド。
7. 前記識別素子が、所定の閾値に比して抵抗値の高い抵抗と抵抗値の低い抵抗の二種類の電気抵抗から成る請求項５又は６記載の照明ヘッド。
8. 前記識別素子が、所定の閾値に比して静電容量の大きいコンデンサと静電容量の小さいコンデンサの二種類のコンデンサから成る請求項５又は６記載の照明ヘッド。
   

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