CN102105738B - 光照射装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光照射装置，其使LED基板(2)的尺寸相同，实现部件数量的削减和制造成本的削减，该光照射装置包括装载了多个相同的LED21的长条状的LED基板(2)和具有收容LED基板(2)的基板收容空间的壳体(3)，将电源电压VE与将LED(21)串联连接时的顺向电压Vf的合计的差在规定的容许范围时LED(21)的个数作为LED单位数量，将装载在上述LED基板(2)上的LED(21)的个数设为每个不同波长的LED(21)所确定的LED单位数量的公倍数。

Description

光照射装置
技术领域
本发明涉及一种可以使用多个LED照射例如线状光的光照射装置，特别涉及一种适用于检查用途的、例如用于检查工件(制品)的规定照射区域有无伤痕或者标记读取等的光照射装置。
背景技术
如专利文献1所示，线状光照明装置等的光照射装置具有装载多个LED的长条状LED基板和收容该LED基板的壳体。
在该光照射装置中，装载在LED基板上的LED的个数由于电源电压VE和LED的顺向电压Vf的关系，被串联连接的LED的个数受到限制。
例如，电源电压VE为24V时，红色LED的顺向电压Vf约为2.2V，则装载在LED基板上的红色LED的个数为10个。而且，白色LED时的顺向电压Vf约为3.3V，则装载在LED基板上的白色LED的个数为6个。进一步地，红外LED的顺向电压Vf约为1.5V，则装载在LED基板上的红外LED的个数为15个。
但是，像上述这样，因为装载在LED基板上的LED的个数不同，因此LED基板的尺寸也不同，需要根据每种LED来准备专用的LED基板。而且，收容LED基板的壳体也根据LED的种类而不同，同样存在需要分别准备的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-275790号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
因此，本发明正是为了一并解决上述问题而做出的，其主要目的在于，对于使用不同种类LED的光照射装置，使得LED基板的大小相同，通过部件的公用化实现部件数量的削减以及制造成本的削减。
解决问题的手段
本发明的光照射装置，包括装载了多个相同的LED的LED基板和具有收容所述LED基板的基板收容空间的壳体，其将电源电压与将LED串联连接时的顺向电压的合计的差在规定的容许范围时的LED的个数作为LED单位数量，将装载在上述LED基板上的LED的个数设为每个不同种类的LED所确定的LED单位数量的公倍数。
由此，装载在LED基板上的LED的个数是每个不同种类的LED所确定的LED单位数量的公倍数，可以使装载在LED基板上的不同种类的LED的个数相同，可以使装载不同种类的LED的LED基板的大小相同。而且，制造使用不同种类的LED的光照射装置时，可以使用相同的结构作为收容LED基板的壳体。由此，在光照射装置的制造中，可以使LED基板和壳体等的部件共通，可以削减部件数量，同时可以削减制造成本。
不仅使LED基板的大小相同，而且使其大小尽可能的小，为了提高通用性，理想的是装载在上述LED基板上的LED的个数是每个不同种类的LED所确定的LED单位数量的最小公倍数。
装载在LED基板上的LED如果是表面安装型(芯片型)LED，则需要在LED的前方设有光学透镜。此时，对应于装载在LED基板上的LED的个数需要准备专用的光学透镜。根据本发明，在将表面安装型LED装载在LED基板上时，其个数是上述LED单位数量的公倍数，即使是不同种类的LED，其装载的个数也相同，由此可以使用共通的光学透镜，使得本发明的效果更加显著。
发明的效果
根据本发明，可以使得LED基板的尺寸相同，从而可以削减部件数量和制造成本。
附图说明
图1是本发明的光照射装置的立体图。
图2是同一实施形态的截面图。
图3是装载了LED的LED基板的俯视图。
图4是装载了红色LED时的电路线图。
图5是装载了白色LED时的电路线图。
图6是装载了红外LED时的电路线图。
图7是其它的变形实施形态的光照射装置的截面图。
符号说明
1…光照射装置
21…LED
2…LED基板
301…收容凹部(基板收容空间)
3…壳体
VE…电源电压
Vf…顺向电压
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的光照射装置1的一个实施形态进行说明。图1是表示本实施形态的光照射装置1的立体图，图2是光照射装置1的截面图，图3是装载了LED21的LED基板2的俯视图，图4是装载了红色LED21时的电路线图，图5是装载了白色LED21时的电路线图，图6是装载了红外LED21时的电路线图。
<装置构成>
本实施形态的光照射装置1是对例如检查物(工件)的规定照射区域照射线状光的装置，因此其使用在制品检查系统等，该制品检查系统使用摄像装置(图中未显示)对上述规定照射区域进行摄影，通过图像处理装置(图中未显示)获取所得到的图像数据并进行有无伤痕等的自动表面检查。
具体来说，如图1和图2所示，光照射装置包括LED基板2、壳体3、传热部材4、按压部材5。
如图3所示，LED基板2是装载了多个相同的LED21的长条状基板。具体地，LED基板2是在长条状的印刷电路板的表面沿短边方向将多个LED21机械地安装为1列或者多列(图中为3列)的基板，使得多个LED21的光轴在大致一定方向上对齐，从而使多个LED21在长边方向呈直线状。LED21是通过图中未显示的电压控制电路控制并供给来自图中未显示的电源的电压的LED，例如是在薄的矩形板状的封装体(パツケ一ジ)211的中央设置LED元件212的表面安装型(芯片型)LED。这样的LED21，例如分别在长边方向和短边方向以规定的间隔排列配置上述LED元件212。
如图1和图2所示，壳体3具有形成收容LED基板2的基板收容空间的收容凹部301。具体地，壳体3是长条金属制的，与其长度方向(延伸方向)垂直相交的截面呈大概コ字形，由左右侧壁31、32和底壁33形成收容凹部301。本实施形态的收容凹部301在长度方向上连续收容2个LED基板2。而且，壳体3是通过挤压或者拉拔而一体成型的，在其左右侧壁31、32和底壁33的外周面设有在长度方向上延伸的多个沟槽3M，在其间形成的突条作为散热片F而起作用。而且，在收容凹部301和LED基板2之间设有传热构件4，将由LED基板2产生的热量传递给壳体3。
该传热构件4是宽度约等于或者略小于LED基板2的带状的平板，并由硅等具有规定的粘弹性和绝缘性的材料形成。而且，在按压LED基板2时，因为配设在LED基板2的背面的电阻等的部件，该传热构件4产生凹陷变形，与LED基板2的背面呈理想的面接触，从而提高了从LED21向壳体3的底壁33的热传导效率。
如图2所示，按压构件5具有与多个LED21中的每一个对应的多个透镜部501，按压构件5将LED基板2的长边侧端部201向壳体3的收容凹部301的底面按压。在本实施形态中，按压构件5与各个LED基板2对应地被串联连接设置(参照图1)。
具体地，按压构件5的例如与长度方向垂直相交的截面为大约H形状，包括形成透镜部501的透镜形成部51和形成在该透镜形成部51的长边侧两端且与该透镜形成部51垂直相交的凸缘部52。在将按压构件5收容在收容凹部301后，凸缘部52与壳体3的左右侧壁31、32相对配置。而且，凸缘部52的下端面521的大约整个面都与LED基板2的长边侧端部201、具体来说是LED基板2的LED21外侧的上表面接触。由此，LED基板2的长边侧端部201被施加大约均等的力，可以防止LED基板2在长度方向弯曲。又，设定凸缘部52，使得在凸缘部52的下端面521与LED基板2的长边侧端部201接触的状态下，从LED21射出的几乎全部的光都通过透镜部501。
然后，如图2的局部放大图所示，按压构件5通过固定机构6固定在壳体3上，该固定机构6包括设在壳体3或者按压构件5的一方上、朝向着收容凹部301的底面侧的第1个面61，和设在壳体3或者按压构件5的另一方上、与第1个面61抵接并朝向着收容凹部301的开口侧的第2个面62。
而且，还包括定位机构，该定位机构在固定机构6的第1面61和第2面62抵接的状态下，将设在LED基板2或者按压构件5的一方的凸部(图中未显示)与设在LED基板2或者按压构件5的另一方的嵌合于凸部的凹部(图中未显示)嵌合，使得多个透镜部501的中心轴和多个LED21的每一个的光轴一致。通过该定位机构在长边方向和短边方向上对LED21和透镜部501进行定位。
装载在本实施形态的LED基板2上的LED21的个数是每个不同种类的LED21所确定的LED单位数量的最小公倍数。不同种类的LED21不仅包括例如射出的光的波长不同的LED，而且包括射出的光的波长相同但设于封装体211的LED元件的数量不同的LED。不论在哪种情况下，都希望不同种类的LED21的封装体211是相同形状的。而且，装载在LED基板2上的LED21的个数的确定方法仅在对多个LED21进行电压控制的情况下有效。
这里，“LED单位数量”是指电源电压VE与串联连接LED21时的顺向电压Vf的合计(Vf×N)的差(VE-Vf×N)在规定的容许范围时的LED21的个数，即是相对于电源电压VE串联连接的LED21的个数。
本实施形态的顺向电压Vf是指每个被封装的LED21的顺向电压。而且，“规定的容许范围”根据以下条件来确定，即，在根据每个不同种类的LED21确定的LED单位数量的公倍数在LED基板2上装载LED21时，能够通过1个或者多个LED基板2实现所希望的照射区域的条件(更具体来说，使每个不同种类的LED21所确定的LED单位数量的最小公倍数尽可能小的条件)，以及使每个不同种类的LED21的LED单位数量尽可能大的条件。
对例如将光照射装置1组装到FA(产业用自动设备)来使用的情况下，即电源电压VE是24V的直流电压时，制造红色LED21、白色LED21和红外LED21的3种的光照射装置1的情况进行说明。
红色LED21的顺向电压Vf约为2.2V，该红色LED21相对于电源电压VE可以串联连接的个数为10个。即，红色LED21的LED单位数量是10个。
而且，白色LED21的顺向电压Vf约为3.3V，该白色LED21相对于电源电压VE可以串联连接的个数为6个。即白色LED21的LED单位数量为6个。而且，虽然可以串联连接白色LED21的个数也可以为7个，但是因为与其他种类的LED21的LED单位数量的关系，采用了尽可能使最小公倍数小的值。
进一步地，红外LED21的顺向电压Vf约为1.5V，该红外LED21相对于电源电压VE可以串联连接的个数为15个。即红外LED21的LED单位数量为15个。
然后，将红色LED21的LED单位数量(10个)、白色LED21的LED单位数量(6个)、以及红外LED21的LED单位数量(15个)的最小公倍数30个作为装载在各色LED基板2上的LED21的个数。
作为电路上的各LED21的连接方法，可以将对应于LED单位数量个数的LED21串联连接，将串联连接的LED群并联连接使其数量为最小公倍数。即，如图4所示，在红色LED21的情况下，将10个红色LED串联连接成为红色LED群，为了使红色LED21的个数整体为30个(即形成3列红色LED群)再将红色LED群并联连接。如图5所示，在白色LED21的情况下，将6个白色LED串联连接成为白色LED群，为了使白色LED21的个数整体为30个(即形成5列白色LED群)再将白色LED群并联连接。如图6所示，在红外LED21的情况下，将15个红外LED串联连接成为红外LED群，为了使红外LED21的个数整体为30个(即形成2列红外LED群)再将红外LED群并联连接。
LED基板2上的LED21的配置形态对于各色LED基板2是相同的，如上文所述，如图3所示，配置多列(在图3中是3列)LED21使其光轴都在大致一定方向上对齐并在长边方向呈直线状。
<本实施形态的效果>
根据这样构成的本实施形态的光照射装置1，通过将装载在LED基板2上的LED21的个数设为种类不同的LED21的LED单位数量的最小公倍数，使得即使不同种类的LED21其数量也是相同的，因此使得装载了不同种类的LED21的LED基板2的大小也相同。而且，制造使用了不同种类的LED21的光照射装置1时，可以使用相同的构件作为收容LED基板2的壳体3。由此，对于光照射装置1的制造来说，可以使LED基板2和壳体3等的部件通用，削减了部件数量，同时削减了制造成本。
而且，不仅可以使LED基板2的大小相同，而且LED个数也相同，因此可以使LED基板2上的LED21的位置对于各色LED21也分别相同，即使在LED21的前方设有透镜构件(本实施形态的按压构件5)的情况下，也可以与LED21的种类无关地使用相同的透镜构件(按压构件5)，可以保持透镜构件(按压构件5)的通用性，削减部件数量，削减制造成本。
进一步地，装载在LED基板2上的LED21的数量是不同种类的LED21的LED单位数量的最小公倍数，因此，LED基板2的大小可以尽可能的小，可以提高其通用性。
<其他的变形的实施形态>
本发明并不限于上述的实施形态。在以下的说明中，与上述实施形态对应的构件采用相同的符号。
例如，上述实施形态的按压构件5是具有多个透镜部501的构件，但在装载在LED基板2上的LED21为炮弹型的结构时，如图7所示，按压构件5可以是具有与多个LED21中的每一个对应设置的贯通孔502的结构。这样的话，炮弹型LED21的模制部(モ一ルド)213能够插入到贯通孔502内，从模型部213射出的光可以直接射出到外部。或者，在表面安装型LED21的情况下，从该表面安装型LED21射出的光可以直接射出到外部。
上述实施形态的光照射装置1也可以包括将来自LED21的光扩散的扩散板，或者包括只选择规定波长透射的光学滤波器。
进一步地，也可以使LED基板和按压构件对应，变更这些LED基板和按压构件的串联数量，以变更光照射装置的长度。
此外，准备多个具有不同曲率的透镜部的按压构件，通过变更固定在壳体上的按压构件，可以变更透镜部的曲率，可以制造具有与各种目的相对应的指向性的光照射装置。
另外，在上述实施形态中，LED的个数为最小公倍数，但也可以是其它的公倍数。
另外，上述实施形态的光照射装置为大概长方体形状，LED基板是长条状，但并不限定于此。也可以是例如，在光照射装置为大概圆环状时等，LED基板呈部分圆环状的结构。
另外，也可以将上述的实施形态、变形实施形态的一部分或者全部进行恰当地组合，本发明并不限定于上述实施形态，也可以是在不脱离其宗旨的范围内进行种种变形。
产业上利用的可能性
通过应用本发明，使LED基板的尺寸相同，可以削减部件数量和制造成本。

Claims (3)

1.一种光照射装置，其包括装载了多个相同的LED的LED基板和具有收容所述LED基板的基板收容空间的壳体，其特征在于，
将电源电压与将LED串联连接时的顺向电压的合计的差在规定的容许范围时的LED的个数作为LED单位数量，
将装载在上述LED基板上的LED的个数设为每个不同种类的LED所确定的LED单位数量的公倍数。
2.如权利要求1所述的光照射装置，其特征在于，
装载在上述LED基板上的LED的个数是每个不同种类的LED所确定的LED单位数量的最小公倍数。
3.如权利要求1所述的光照射装置，其特征在于，
上述LED是表面安装型LED。
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