JP2012028573A - 発光ユニットおよび光照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のＬＥＤの中の１以上のＬＥＤが新しいＬＥＤに交換されたとしても、各ＬＥＤから照射される光の強度が一定になるような調節を行えるようにする。
【解決手段】直列に接続された複数の発光素子を備える。そして、各発光素子にそれぞれ並列に接続され、各発光素子に流れる電流の量を調節可能に、各発光素子に流れこむ電流をバイパスする複数の電流値可変バイパス回路を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）等の発光素子が複数配置されたものを光源として用いる発光ユニットおよび光照射装置に関する。

ＬＥＤは、従来の放電ランプと比較すると、消費電力が少ない、寿命が長い、コンパクトであるという点で優れている。そのため、近年、照明や光照射装置の光源として、放電ランプの代わりにＬＥＤが使われる傾向が高まっている。

図１２は、従来の光照射装置を示す回路図である。
光照射装置７０１は、直列に接続された複数のＬＥＤ７０２ａ〜７０２ｄと、これらの複数のＬＥＤ７０２ａ〜７０２ｄに電流を流すための電源７０３とを備える。

ところで、ＬＥＤ７０２ａ〜７０２ｄの輝度特性は、ばらついていることが多い。このため、図１２に示すような各ＬＥＤ７０２ａ〜７０２ｄに同じ量の電流が流れた場合でも、各ＬＥＤ７０２ａ〜７０２ｄが発光する光の強度がまちまちになることがあった。この結果、光照射装置７０１の照射強度分布の均一性が低下するという問題があった。

この問題を解決するため、図１３に示すように、光照射装置７０１（図１２を参照）の各発光ダイオード７０２ａ〜７０２ｄに、電源７０３からの電流をバイパスするためのトリミング抵抗器Ｒ８０２ａ〜８０２ｄをそれぞれ並列に接続した光照射装置８０１が考えられた。この光照射装置８０１は、トリミング抵抗器Ｒ８０２ａ〜８０２ｄにそれぞれの抵抗値に応じた量の電流が流れるようにすることで、各ＬＥＤ７０２ａ〜７０２ｄにも、並列に接続されているトリミング抵抗器Ｒ８０２ａ〜８０２ｄの抵抗値に応じた量の電流が流れるようにしたものである。

この光照射装置８０１においては、各トリミング抵抗器Ｒ８０２ａ〜８０２ｄをレーザ光を用いてトリミングし、各ＬＥＤ７０２ａ〜７０２ｄに流れる電流の量を増減させることにより、各発光ダイオード７０２ａ〜７０２ｄが発光する光の強度を調節している。

特開２００７−１２９０６２号公報

例えば、ＬＥＤ７０２ａが故障して、この故障したＬＥＤ７０２ａを新しいＬＥＤに交換する必要が生じたとする。ＬＥＤ７０２ａに並列に接続されたトリミング抵抗器Ｒ８０２ａの抵抗値は、ＬＥＤ７０２ａに併せて調整してある。そのため、ＬＥＤ７０２ａの輝度特性が新しいＬＥＤの輝度特性と異なる場合、新しいＬＥＤが発光する光の強度は、ＬＥＤ７０２ａの発光する強度と異なる。その結果、光照射装置８０１の強度分布の均一性が低下するという問題が依然としてある。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、複数のＬＥＤの中の１以上のＬＥＤが新しいＬＥＤに交換されたとしても、各ＬＥＤから照射される光の強度が一定になるような調節を行えるようにすることを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の発光ユニットは、直列に接続された複数の発光素子を備える。そして、各発光素子にそれぞれ並列に接続され、各発光素子に流れる電流の量を調節可能に、各発光素子に流れこむ電流をバイパスする複数の電流値可変バイパス回路を備える。

また、本発明の光照射装置は、発光ユニットと、該発光ユニットに電流を供給する電源とを備える光照射装置である。
発光ユニットは、直列に接続された複数の発光素子を備える。そして、各発光素子にそれぞれ並列に接続され、各発光素子に流れる電流の量を調節可能に、各発光素子に流れこむ電流をバイパスする複数の電流値可変バイパス回路を備える。

本発明の上述した構成によれば、各電流値可変バイパス回路により、発光素子それぞれに流れる電流の量を変更することができる。

本発明によれば、各発光素子に流れる電流の量をそれぞれ変更することができる。これにより、任意の発光素子が、当該発光素子と輝度特性の異なる新しい発光素子に交換されたとしても、各発光素子から照射される光の強度が一定になるようにすることができる、という効果を奏する。

本発明の第1の実施形態に係る光照射装置を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る電流値可変バイパス回路を示す回路図である。 本発明の第１の実施形態の変形例に係る電流値可変バイパス回路を示す回路図である。 本発明の第２の実施形態に係る電流値可変バイパス回路を示す回路図である。 本発明の第２の実施形態の変形例に係る電流値可変バイパス回路を示す回路図である。 本発明の第３の実施形態に係る電流値可変バイパス回路を示す回路図である。 本発明の第４の実施形態に係る電流値可変バイパス回路を示す回路図である。 本発明の第５の実施形態に係る電流値可変バイパス回路を示す回路図である。 本発明の変形例に係るサブ発光ユニットを示す回路図である。 本発明の変形例に係る光照射装置を示す説明図である。 本発明の変形例に係る光照射装置を示す説明図である。 従来の光照射装置を示す回路図である。 従来の光照射装置を示す回路図である。

以下、本発明を実施するための実施形態例について説明する。以下に述べる実施の形態例は、本発明の好適な具体例である。そのため、技術的に好ましい種々の限定が付されている。しかしながら、本発明は、下記の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。例えば、以下の説明で挙げる各パラメータの数値的条件は好適例に過ぎず、説明に用いた各図における寸法、形状および配置関係も概略的なものである。

実施形態例の説明は、以下の手順で行う。
＜第１の実施形態例＞
１．光照射装置の構成
２．電流値可変バイパス回路の構成
３．光照射装置の動作
＜第２の実施形態例＞
１．電流値可変バイパス回路の構成
２．電流値可変バイパス回路の動作
＜第３の実施形態例＞
１．電流値可変バイパス回路の構成
２．電流値可変バイパス回路の動作
＜第４の実施形態例＞
１．電流値可変バイパス回路の構成
２．電流値可変バイパス回路の動作
＜第５の実施形態例＞
１．電流値可変バイパス回路の構成
２．電流値可変バイパス回路の動作
＜変形例＞

＜第１の実施形態例＞
本発明の第１の実施形態の例を、図１〜図３を参照して説明する。
［１．光照射装置の構成］
図１は、第１の実施形態に係る光照射装置の構成を示すブロック図である。
光照射装置１０１は、それぞれ直列に接続された複数のＬＥＤ１０２と、これら複数のＬＥＤ１０２に電流を供給する電源１０６（例えば、定電流源等）とを備える。そして、各ＬＥＤ１０２それぞれに並列に接続された複数の電流値可変バイパス回路１０３を備える。

以下の説明では、一組のＬＥＤ１０２と電流値可変バイパス回路１０３とで構成された回路をサブ発光ユニットと呼び、２個以上のサブ発光ユニットが直列に接続された回路を発光ユニットと呼ぶ。

ＬＥＤ１０２は、発光素子の一例であり、自身に流れる電流の量に応じた強度の光を発するものである。ＬＥＤ１０２の発光色は、例えば白色、赤色、緑色あるいは青色等の可視光を含む、赤外線領域から紫外線領域まで広範囲の発光色を含んでいる。

電流値可変バイパス回路１０３は、ＬＥＤ１０２に流れこむ電流をバイパスして、ＬＥＤ１０２に流れる電流の量を調節するものである。より具体的には、電流値可変バイパス回路１０３は、バイパスする電流の量の調節を行うことにより、ＬＥＤ１０２に流れる電流の量を調節している。なお、電流値可変バイパス回路１０３の詳細については、図２にて後述する。

［２．電流値可変バイパス回路の構成］
図２は、本発明の第１の実施形態に係る電流値可変バイパス回路を示す回路図である。
電流値可変バイパス回路１０３は、一端がＬＥＤ１０２の陽極に接続され、他端がＬＥＤ１０２の陰極に接続された可変抵抗器Ｒ２０１である。なお、可変抵抗器Ｒ２０１は、人為的に抵抗値を変更することができる抵抗器である。

［３．光照射装置の動作］
次に、本発明の第１の実施形態に係る光照射装置の動作について説明する。
上述した各サブ発光ユニットには、それぞれ電源１０６から供給された電流が流れる。

ここで、各サブ発光ユニットに流れる電流の量は、各ＬＥＤ１０２に流れる電流の量と各電流値可変バイパス回路１０３に流れる電流の量との和に等しい。各電流値可変バイパス回路１０３に流れる電流の量が変更されれば、各ＬＥＤ１０２に流れる電流の量も変更される。これにより、各ＬＥＤ１０２には、各電流値可変バイパス回路１０３を構成する各可変抵抗器Ｒ２０１の抵抗値に応じた量の電流が流れる。そして、各ＬＥＤ１０２は、自身に流れる電流の量に応じた強度で発光する。

以上説明したように、本発明の第１の実施形態では、各ＬＥＤにそれぞれ並列に接続された可変抵抗器の抵抗値を変更することで、各ＬＥＤに流れる電流の量の調節を独立して行うことができる。これにより、任意のＬＥＤが、新しいＬＥＤに交換されたとしても、交換後の各ＬＥＤから照射される光の強度が一定になるようにすることができる、という効果を奏する。

なお、上述した第１の実施形態において、電流値可変バイパス回路１０３の代わりに、図３に示すような電流値可変バイパス回路３０１を設けてもよい。

電流値可変バイパス回路３０１は、可変抵抗器Ｒ２０１と直列接続された抵抗器Ｒ３０２を備えたものである。この抵抗器Ｒ３０２により、可変抵抗器Ｒ２０１にかかる電圧の大きさを、図２に示す電流値可変バイパス回路１０３の場合よりも小さくすることができる。その結果、可変抵抗器Ｒ２０１における発熱を防止することができる。したがって、可変抵抗器Ｒ２０１の焼損を回避することができる。

＜第２の実施形態例＞
次に、本発明の第２の実施形態の例を、図４〜図５を参照して説明する。
第２の実施形態に係る光照射装置は、第１の実施形態に係る光照射装置１０１（図１を参照）の電流値可変バイパス回路１０３の代わりに、図４に示す電流値可変バイパス回路４０１を設けたものである。そこで、電流値可変バイパス回路４０１以外の説明は省略することにする。

［１．電流値可変バイパス回路の構成］
図４は、第２の実施形態に係る電流値可変バイパス回路の構成を示す回路図である。
電流値可変バイパス回路４０１は、各ＬＥＤ１０２（図１を参照）のそれぞれに並列に接続された定電流回路であり、各ＬＥＤ１０２に流れこむ電流をそれぞれバイパスして、各ＬＥＤ１０２に流れる電流の量を調節する回路である。すなわち、電流値可変バイパス回路４０１は、自身に流れるバイパス電流の量を調節することにより、各ＬＥＤ１０２に流れる電流の量を調節する。

この電流値可変バイパス回路４０１は、ＬＥＤ１０２の陽極に接続される端子４１と、ＬＥＤ１０２の陰極に接続される端子４２を有している。そして、端子４１と端子４２との間には、分岐する第１の伝送路４３と第２の伝送路４４とが設けられている。

第１の伝送路４３には、端子４１側から順に、ＮＰＮ型のトランジスタ４０３、可変抵抗器Ｒ４０４、抵抗器Ｒ４０５が接続されている。なお、トランジスタ４０３は、コレクタが端子４１側に位置するように配置されている。

一方、第２の伝送路４４には、端子４１側から順に、抵抗器Ｒ４０２とシャントレギュレータ４０６が接続されている。

シャントレギュレータ４０６のアノードは端子４２に接続され、カソードは抵抗器Ｒ４０２に接続されている。そして、シャントレギュレータ４０６のリファレンス端子が、第１の伝送路４３における、トランジスタ４０３のエミッタと可変抵抗器Ｒ４０４との間に接続されている。また、シャントレギュレータ４０６と抵抗器Ｒ４０２との間に、トランジスタ４０３のベースが接続されている。

［２．電流値可変バイパス回路の動作］
次に、電流値可変バイパス回路４０１の動作について説明する。
第１の実施形態と同様に、ＬＥＤ１０２および電流値可変バイパス回路４０１で構成される各サブ発光ユニットには、それぞれ電源１０６から供給された電流が流れる。

まず、電流値可変バイパス回路４０１において、端子４１，４２間には、抵抗器Ｒ４０２、トランジスタ４０３、可変抵抗器Ｒ４０４、抵抗器Ｒ４０５の経路でトランジスタ４０３のベース電流が流れ、トランジスタ４０３がオンの状態になる。これにより、第１の伝送路４３に、可変抵抗器Ｒ４０４および抵抗器Ｒ４０５を介して、端子４１から端子４２の方向に電流が流れる。

このとき、可変抵抗器Ｒ４０４および抵抗器Ｒ４０５で形成される合成抵抗の両端間の電圧がシャントレギュレータ４０６のリファレンス端子に印加される。そして、合成抵抗の両端間の電圧の大きさが、シャントレギュレータ４０６の基準電圧以上になるとシャントレギュレータ４０６が導通する（オンの状態になる）。そして、第２の伝送路４４において、抵抗器Ｒ４０２とシャントレギュレータ４０６を介して、端子４１から端子４２の方向に電流が流れる。

ここで、電流値可変バイパス回路４０１では、可変抵抗器Ｒ４０４および抵抗器Ｒ４０５により構成される合成抵抗の両端間にかかる電圧の大きさがシャントレギュレータ４０６の基準電圧と等しくなるように、トランジスタ４０３およびシャントレギュレータ４０６が共同して、第１および第２の伝送路４３，４４に流れる電流の量をバランスをとりながら制御している。この結果、電流値可変バイパス回路４０１に流れる電流の量は一定になる。なお、電流値可変バイパス回路４０１に流れる電流の量は、可変抵抗器Ｒ４０４の抵抗値を適宜変更することで調節可能である。

本発明の第２の実施形態では、定電流回路である複数の電流値可変バイパス回路が、それぞれの発光ユニットに設けられるＬＥＤに並列に接続されている。したがって、これらの電流値可変バイパス回路の各可変抵抗器の抵抗値を変更することで、各電流値可変バイパス回路に流れる電流が所定の量になるように各発光ユニットのＬＥＤ毎に調節することができる。なお、各ＬＥＤに流れる電流量の調節は、独立して行うことができる。この結果、任意のＬＥＤが、新しいＬＥＤに交換されたとしても、交換後の各ＬＥＤから照射される光の強度を一定にすることができる。

なお、上述した第２の実施形態において、図４に示す電流値可変バイパス回路４０１の代わりに、図５に示す定電流回路である電流値可変バイパス回路５０１を用いることもできる。

電流値可変バイパス回路５０１は、電流値可変バイパス回路４０１のシャントレギュレータ４０６を、トランジスタ４０３と同じＮＰＮ型のトランジスタ５０２に置き換えたものである。このトランジスタ５０２は、コレクタが抵抗器Ｒ４０２と接続され、エミッタが端子４２に接続され、ベースがトランジスタ４０３と可変抵抗器Ｒ４０４の間に接続されている。

なお、電流値可変バイパス回路５０１の動作については、電流値可変バイパス回路４０１と同じである。つまり、電流値可変バイパス回路５０１では、可変抵抗器Ｒ４０４および抵抗器Ｒ４０５により構成される合成抵抗の両端間にかかる電圧の大きさがトランジスタ５０２のベースエミッタ間電圧と等しくなるように、トランジスタ４０３，５０２が共同して、第１および第２の伝送路４３，４４に流れる電流の量をバランスをとりながら制御している。この結果、電流値可変バイパス回路４０１に流れる電流の量は一定になる。

＜第３の実施形態例＞
次に、本発明の第３の実施形態の例を、図６を参照して説明する。
第３の実施形態に係る光照射装置は、第２の実施形態に係る電流値可変バイパス回路４０１（図４を参照）の代わりに、図６に示す電流値可変バイパス回路６０１を設けたものである。

［１．電流値可変バイパス回路の構成］
図６は、第３の実施形態に係る電流値可変バイパス回路６０１の構成を示す回路図である。
電流値可変バイパス回路６０１は、各ＬＥＤ１０２（図１を参照）のそれぞれに並列に接続される定電流回路であり、各ＬＥＤ１０２に流れこむ電流をバイパスして、各ＬＥＤ１０２に流れる電流の量を調節するものである。つまり、電流値可変バイパス回路６０１は、バイパスする電流の量の調節を行うことにより、各ＬＥＤ１０２それぞれに流れる電流の量を調節する。

この電流値可変バイパス回路６０１は、第２の実施形態に係る電流値可変バイパス回路４０１（図４を参照）の第２の伝送路４４上で接続された抵抗器Ｒ４０２およびシャントレギュレータ４０６を、オペアンプ６０２、抵抗器Ｒ６０３、Ｒ６０５、可変抵抗器Ｒ６０４およびツェナーダイオード６０６に置き換え、さらに可変抵抗器Ｒ４０４を削除したものである。

電流値可変バイパス回路６０１において、抵抗器Ｒ６０３は、一端がＬＥＤ１０２の陽極に接続される端子４１に接続されており、他端にツェナーダイオード６０６の陰極が接続されている。このツェナーダイオード６０６は陽極が端子４２に接続されている。そして、このツェナーダイオード６０６に対して、可変抵抗器Ｒ６０４が並列に接続されている。この可変抵抗器Ｒ６０４は、その両端間に移動可能な可動端子が設けられたものであり、この可動端子を移動させることにより、一端−可動端子間の抵抗値と、可動端子−他端間の抵抗値との比が変更可能となっている。

オペアンプ６０２は、非反転入力端子が可変抵抗器Ｒ６０４の可動端子に接続されており、反転入力端子がトランジスタ４０３のエミッタと可変抵抗器Ｒ４０４との間に接続されている。そして、出力端子が抵抗器Ｒ６０５の一端と接続されており、この抵抗器Ｒ６０５は他端がトランジスタ４０３のベースに接続されている。

［２．電流値可変バイパス回路の動作］
次に、電流値可変バイパス回路６０１の動作について説明する。
第２の実施形態と同様に、ＬＥＤ１０２および電流値可変バイパス回路６０１で構成される各サブ発光ユニットには、それぞれ電源１０６から供給された電流が流れる。

この電流の一部はＲ６０３、可変抵抗器Ｒ６０４およびツェナーダイオード６０６により構成される第２の伝送路４４を介して端子４２に流れる。このとき、ツェナーダイオード６０６における電圧が所定のツェナー電圧に保たれる。そして、ツェナーダイオード６０６に並列に接続された可変抵抗器Ｒ６０４の両端間には、ツェナー電圧と同じ大きさの電圧がかかる。すると、可変抵抗器Ｒ６０４の可動端子における電圧（以下、「中点電圧」という）、すなわち可変抵抗器Ｒ６０４により分圧されたツェナー電圧が基準電圧としてオペアンプ６０２の非反転入力端子に印加される。

オペアンプ６０２は、非反転増幅回路として動作するため、反転入力端子に印加される電圧が非反転入力端子に印加される基準電圧と等しくなるようトランジスタ４０３を制御する。この制御により、トランジスタ４０３は、上述した第２の実施形態と同様の動作を行う。なお、オペアンプ６０２の反転入力端子に印加される電圧は、抵抗器Ｒ４０５にかかる電圧に相当する。

この結果、抵抗器Ｒ４０５にかかる電圧の大きさが中点電圧の大きさと等しくなるので、中点電圧の大きさ一定である限り、第１の伝送路４３を流れる電流の量も一定となる。なお、第１の伝送路４３を流れる電流の量は、可変抵抗器Ｒ６０４の可動端子の位置を変更して中点電圧の大きさを変えることで調節できる。

以上説明したように、本発明の第３の実施形態では、定電流回路である複数の電流値可変バイパス回路が、各ＬＥＤごとに並列に接続されている。これらの電流値可変バイパス回路の各可変抵抗器の抵抗値を変更することで、各電流値可変バイパス回路に流れる電流が所定の量になるようにそれぞれ調節することができる。これにより、各ＬＥＤに流れる電流の量の調節を独立して行うことができる。この結果、任意のＬＥＤが、新しいＬＥＤに交換されたとしても、交換後の各ＬＥＤから照射される光の強度が一定になるようにすることが可能となる。

＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態の例を、図７を参照して説明する。
第４の実施形態に係る光照射装置は、第３の実施形態に係る電流値可変バイパス回路６０１（図６を参照）の代わりに、図７に示す電流値可変バイパス回路６２１を設けたものである。

［１．電流値可変バイパス回路の構成］
図７は、第４の実施形態に係る電流値可変バイパス回路６２１の構成を示す回路図である。
電流値可変バイパス回路６２１は、各ＬＥＤ１０２（図１を参照）のそれぞれに並列に接続される定電流回路であり、各ＬＥＤ１０２に流れこむ電流をバイパスして、各ＬＥＤ１０２に流れる電流の量を調節するものである。つまり、電流値可変バイパス回路６２１は、バイパスする電流の量の調節を行うことにより、各ＬＥＤ１０２それぞれに流れる電流の量を調節する。

電流値可変バイパス回路６２１は、電流値可変バイパス回路６０１の可変抵抗器Ｒ６０４を削除し、第１の伝送路４３において、抵抗器Ｒ４０５とトランジスタ４０３との間に可変抵抗器Ｒ４０４を設けたものである。その他の構成は電流値可変バイパス回路６０１同一ではあるが、オペアンプ６０２の非反転入力端子は抵抗器Ｒ６０３とツェナーダイオード６０６との間に接続されている。

［２．電流値可変バイパス回路の動作］
次に、電流値可変バイパス回路６２１の動作について説明する。
第３の実施形態と同様に、ＬＥＤ１０２および電流値可変バイパス回路６２１で構成される各サブ発光ユニットには、それぞれ電源１０６から供給された電流が流れる。

この電流の一部はＲ６０３およびツェナーダイオード６０６により構成される第２の伝送路４４を介して端子４２に流れる。このとき、ツェナーダイオード６０６の陰極には所定のツェナー電圧が発生し、この電圧が基準電圧としてオペアンプ６０２の非反転入力端子に印加される。

オペアンプ６０２は、非反転増幅回路として動作するため、反転入力端子に印加される電圧が非反転入力端子に印加される基準電圧と等しくなるようトランジスタ４０３を制御する。この制御により、トランジスタ４０３は、上述した第２の実施形態と同様の動作を行う。なお、反転入力端子に印加される電圧は、可変抵抗器Ｒ４０４および抵抗器Ｒ４０５で形成される合成抵抗の両端間の電圧に相当する。

この結果、可変抵抗器Ｒ４０４および抵抗器Ｒ４０５で形成される合成抵抗の両端間の電圧が、ツェナーダイオード６０６のツェナー電圧と等しくなる。そのため、可変抵抗器Ｒ４０４の抵抗値が一定である限り、第１の伝送路４３を流れる電流の量も一定となる。なお、第１の伝送路４３を流れる電流の量は、可変抵抗器Ｒ４０４の抵抗値を変えることで調節できる。

以上説明したように、本発明の第４の実施形態では、定電流回路である複数の電流値可変バイパス回路が、各ＬＥＤごとに並列に接続されている。これらの電流値可変バイパス回路の各可変抵抗器の抵抗値を変更することで、各電流値可変バイパス回路に流れる電流が所定の量になるようにそれぞれ調節することができる。これにより、各ＬＥＤに流れる電流の量の調節を独立して行うことができる。この結果、任意のＬＥＤが、新しいＬＥＤに交換されたとしても、交換後の各ＬＥＤから照射される光の強度が一定になるようにすることが可能となる。

＜第５の実施形態＞
次に、本発明の第５の実施形態の例を、図８を参照して説明する。
第５の実施形態に係る光照射装置は、第４の実施形態に係る電流値可変バイパス回路６２１（図７を参照）の代わりに、図８に示す電流値可変バイパス回路６３１を設けたものである。

［１．電流値可変バイパス回路の構成］
図８は、第５の実施形態に係る電流値可変バイパス回路の構成を示す回路図である。
電流値可変バイパス回路６３１は、各ＬＥＤ１０２（図１を参照）のそれぞれに並列に接続される定電流回路であり、各ＬＥＤ１０２に流れこむ電流をバイパスして、各ＬＥＤ１０２に流れる電流の量を調節するものである。つまり、電流値可変バイパス回路６３１は、バイパスする電流の量の調節を行うことにより、各ＬＥＤ１０２それぞれに流れる電流の量を調節する。

電流値可変バイパス回路６３１は、第４の実施形態に係る電流値可変バイパス回路６２１（図７を参照）の第２の伝送路４４上で接続された抵抗器Ｒ６０３およびツェナーダイオード６０６の代わりに、抵抗器Ｒ６３２，Ｒ６３３を備える。さらに、可変抵抗器Ｒ４０４と抵抗器Ｒ４０５で形成される合成抵抗の両端間の電圧を、所定の倍率で増幅してオペアンプ６０２の反転入力端子に印加する差動アンプを備える。この作動アンプは、オペアンプ６３４および抵抗器Ｒ６３５〜Ｒ６３８で構成されている。

この電流値可変バイパス回路６３１において、抵抗器Ｒ６３２は、一端が電源電圧に接続されており、他端が抵抗器Ｒ６３３の一端と接続されている。抵抗器Ｒ６３３の他端は接地されている。また、抵抗器Ｒ６３２の他端と抵抗器Ｒ６３３の一端との間には、オペアンプ６０２の非反転入力端子が接続されている。

このオペアンプ６０２の反転入力端子には、オペアンプ６３４の出力端子が接続されている。そして、オペアンプ６３４の出力端子および反転入力端子には、抵抗器Ｒ６３５の一端および他端がそれぞれ接続されている。さらに、オペアンプ６３４の反転入力端子には、抵抗器Ｒ６３６の一端が接続されている。なお、抵抗器６３６の他端は、第１の伝送路４３において、抵抗器Ｒ４０５と端子４２との間に接続されている。

一方、オペアンプ６３４の非反転入力端子には、トランジスタ４０３のエミッタと可変抵抗器Ｒ４０４との間に一端が接続された抵抗器Ｒ６３７の他端が接続されている。さらに、この抵抗器Ｒ６３７の他端とオペアンプ６３４の非反転入力端子との間には、一端が接地された抵抗器Ｒ６３８の他端が接続されている。

［２．電流値可変バイパス回路の動作］
次に、電流値可変バイパス回路６３１の動作について説明する。
第２の実施形態と同様に、ＬＥＤ１０２および電流値可変バイパス回路６３１で構成される各サブ発光ユニットには、それぞれ電源１０６から供給された電流が流れる。

電流値可変バイパス回路６３１へ電流が供給される前の初期状態では、電源電圧が抵抗器Ｒ６３２，Ｒ６３３により分圧されてオペアンプ６０２の非反転入力端子に印加されている。このとき、オペアンプ６０２は、非反転入力端子に印加された電圧（以下、「基準電圧」という）を増幅してトランジスタ４０３のベースに出力する。この結果、トランジスタ４０３はオンとなり、電流値可変バイパス回路６３１に供給された電流が、トランジスタ４０３を介して可変抵抗器Ｒ４０４および抵抗器Ｒ４０５に流れる。そのため、可変抵抗器Ｒ４０４および抵抗器Ｒ４０５で形成される合成抵抗には電圧がかかる。そして、当該合成抵抗の両端間の電圧が、上述した差動アンプにより増幅されてオペアンプ６０２の反転入力端子に印加される。

ここで、オペアンプ６０２は、非反転増幅回路として動作するため、反転入力端子に印加される電圧（可変抵抗器Ｒ４０４および抵抗器Ｒ４０５で形成される合成抵抗の両端間の電圧が差動アンプにより増幅されたもの）の大きさが非反転入力端子に印加される基準電圧の大きさと等しくなるように、トランジスタ４０３を制御する。この制御により、トランジスタ４０３は、上述した第２の実施形態と同様の動作を行う。

この結果、可変抵抗器Ｒ４０４および抵抗器Ｒ４０５で形成される合成抵抗の両端間の電圧の大きさが、（基準電圧の大きさ）／（差動アンプの増幅度）で示される値と常に等しくなる。そのため、可変抵抗器Ｒ４０４の抵抗値、基準電圧の大きさおよび差動アンプの増幅度が一定である限り、第１の伝送路４３を流れる電流の量も一定となる。

なお、第１の伝送路４３を流れる電流の量は、可変抵抗器Ｒ４０４の抵抗値あるいは基準電圧の大きさを変えることで調節できる。基準電圧の大きさは、電源電圧の大きさや抵抗器Ｒ６３２，Ｒ６３３による分圧の比を変えることで変更可能である。

また、第１の伝送路４３を流れる電流の量は、差動アンプの増幅度を変更することによっても調節できる。差動アンプの増幅度は、当該差動アンプを構成する各抵抗器Ｒ６３５〜Ｒ６３８の抵抗値を変えることで変更可能である。

以上説明したように、本発明の第５の実施形態では、定電流回路である複数の電流値可変バイパス回路が、各ＬＥＤごとに並列に接続されている。これらの電流値可変バイパス回路それぞれの可変抵抗器の抵抗値、基準電圧の大きさあるいは差動アンプを構成する各抵抗器の抵抗値を変更することで、各電流値可変バイパス回路に流れる電流が所定の量になるようにそれぞれ調節することができる。これにより、各ＬＥＤに流れる電流の量の調節を独立して行うことができる。この結果、任意のＬＥＤが、新しいＬＥＤに交換されたとしても、交換後の各ＬＥＤから照射される光の強度が一定になるようにすることが可能となる。

＜変形例＞
なお、上述した各実施形態では、ＬＥＤおよびこのＬＥＤに並列に接続された電流値可変バイパス回路一組でサブ発光ユニットを構成するようにした。しかしながら、図９に示すように２以上の直列に接続されたＬＥＤに、並列に電流値可変バイパス回路を設けて、サブ発光ユニットを構成するようにしてもよい。

また、上述した第２から第５の実施形態では、電流値可変バイパス回路をＮＰＮ型のトランジスタを含んで構成される定電流回路としたが、ＰＮＰ型のトランジスタで定電流回路を構成するようにしてもよい。

また、上述した第２から第５の実施形態では、電流値可変バイパス回路にトランジスタを備えるような構成としたが、このトランジスタの代わりに電界効果トランジスタ（Field effect transistor：ＦＥＴ）を備えるような構成としてもよい。

また、上述した第２から第５の実施形態におけるトランジスタ、シャントレギュレータ、オペアンプあるいはＦＥＴが、特許請求の範囲に記載された電流調節部に相当する。

ところで、上述した各実施形態に係る発光ユニットを、図１０に示す光照射装置６５１に適応することも可能である。光照射装置６５１は、複数の照射ヘッド６５２ａと、各照射ヘッド６５２ａにそれぞれ接続された複数のケーブル６５３と、これらのケーブル６５３により各照射ヘッド６５２ａと電気的に接続された制御部６５４を備える。

各照射ヘッド６５２aには、複数のＬＥＤ１０２が直線状に配置されている。なお、この照射ヘッド６５２ａの代替として、各ＬＥＤ１０２をマトリクス状に配置した照射ヘッド６５２ｂ（図１１を参照）や各ＬＥＤ１０２を円状に配置した照射ヘッド６５２ｃ（図１１を参照）を備えてもよいことはいうまでもない。

また、制御部６５４は、光照射装置６５１全体を制御するものである。例えば、各ケーブル６５３を通じて、ＬＥＤ１０２への電力の供給等を各照射ヘッド６５２ａごとに制御する。ＬＥＤ１０２へ電力を供給するための電源は、制御部６５４内に内蔵されている。なお、この電源を制御部６５４に内蔵する代わりに、ＡＣアダプタ等の外部電源によりＬＥＤ１０２に電力を供給する構成としてもよい。

このような光照射装置６５１において、発光ユニットの電流値可変バイパス回路（図１等を参照）は、ＬＥＤ１０２に並列に接続されていれば、各照射ヘッド６５２ａ内、制御部６５４内あるいは各ケーブル６５３の間等どこに配置されていてもよい。

図１０に示した例では、全ての照射ヘッドの種類を同じとしたが、照射ヘッドの種類は同じである必要がなく、図１１に示すようにそれぞれ異なるようにしてもよい。さらに、図１０，１１に示した例では、複数の照射ヘッドが制御部に接続されているが、制御部に接続される照射ヘッドの数を１としてもよいことはいうまでもない。

以上、本発明の各実施形態の例について説明したが、本発明は上記各実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含むことはいうまでもない。

４１、４２…端子、４３…第１の伝送路、４４…第２の伝送路、１０１、６５１、７０１、８０１…光照射装置、１０２、７０２…ＬＥＤ、１０３、３０１、４０１、５０１、６０１、６２１、６３１…電流値可変バイパス回路、１０６、７０３…電源、Ｒ３０２、Ｒ４０２、Ｒ４０５、Ｒ６０３、Ｒ６０５、Ｒ６３２、Ｒ６３３、Ｒ６３５〜Ｒ６３８…抵抗器、Ｒ２０１、Ｒ４０４、Ｒ６０４…可変抵抗器、４０３、５０２…トランジスタ、４０６…シャントレギュレータ、６０２、６３４…オペアンプ、６０６…ツェナーダイオード、６５１…光照射装置、６５２…照射ヘッド、６５３…ケーブル、６５４…制御部、Ｒ８０２…トリミング抵抗器

Claims (6)

1. 直列に接続された複数の発光素子と、
   前記各発光素子にそれぞれ並列に接続され、前記各発光素子に流れる電流の量を調節可能に、前記各発光素子に流れこむ電流をバイパスする複数の電流値可変バイパス回路と、を備える
   発光ユニット。
2. 前記各電流値可変バイパス回路はそれぞれ可変抵抗器を含み、該各電流値可変バイパス回路に流れるパイパス電流は、前記可変抵抗器の抵抗値を可変することによりそれぞれ制御される
   請求項１に記載の発光ユニット。
3. 前記各電流値可変バイパス回路は、定電流回路である
   請求項２に記載の発光ユニット。
4. 前記各電流値可変バイパス回路は、
   第１の電流調節部および可変抵抗器を含む第１の伝送路と、
   抵抗器および第２の電流調節部を備える第２の伝送路と、を備え、
   前記第１の電流調節部は、前記抵抗器に流れる電流の量に応じて、前記第２の伝送路に流れる電流の量を制御し、
   前記第２の電流調節部は、前記可変抵抗器に流れる電流の量に応じて、前記第１の伝送路に流れる電流の量を制御し、
   前記第１および第２の電流調節部が、前記可変抵抗器にかかる電圧の大きさが一定になるように、第１および第２の伝送路に流れる電流の量を共同して調節する
   請求項３に記載の発光ユニット。
5. 前記各電流値可変バイパス回路は、発光素子の強度に応じて、バイパス電流の量が調節される
   請求項１〜４いずれかに記載の発光ユニット。
6. 発光ユニットと、該発光ユニットに電流を供給する電源とを備える光照射装置であって、
   前記発光ユニットは、
   直列に接続された複数の発光素子と、
   前記各発光素子にそれぞれ並列に接続され、前記各発光素子に流れる電流の量を調節可能に、前記各発光素子に流れこむ電流をバイパスする複数の電流値可変バイパス回路と、を備える
   光照射装置。

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