CN102252220B - 照明装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能够抑制成本而且能够制造出规格不同的多种照明装置的制造方法。基板(10)包括具有可挠性的共用部分(10A),及能够相对于共用部分(10A)弯曲的多个单元(14),共用部分(10A)在纸面的横向上延伸,该共用部分(10A)包括每隔预先规定的间隔而配置的垫片(12)。在本制造方法中,在第一方向上切断安装有发光元件的基板(10)从而制成基板片,根据应当制造的照明装置使基板片所包括的共用部分(10A)成型,对个别部分(10B)相对于成型后的共用部分(10A)的相对位置分别进行定位,并且形成用于对基板片所包括的垫片(12)供电的布线。
Description
技术领域
本发明涉及具有发光元件的照明装置、用于制造该照明装置的制造方法及照明装置。特别地,本发明涉及用于在取得图像时照射拍摄对象物的环形(形状)的照明装置。
背景技术
在FA(Factory Automation:工厂自动化)领域等中,利用各种图像处理技术。典型地,如下这种图像处理技术正在广泛实用化,该图像处理技术基于对检查对象物进行拍摄所得到的图像数据,对检查对象物上印制的文字进行识别,或对检查对象物的表面上有无瑕疵等进行检查。
在利用此种图像处理技术对检查对象物进行各种计测处理时,需要恰当地取得表示检查对象物的图像。因此,在拍摄时,为了确保恰当的照度,大多设置用于照射检查对象物的照明装置。作为此种照明装置,利用了耗电低且寿命长的发光元件(LED:Light Emitting Diode:发光二极管)的照明装置正在实用化。
在利用了此种发光元件的照明装置中,采用了利用所谓的芯片LED(CHIP LED)来代替现有的炮弹型LED的结构。
例如,在日本特开2002-184209号公报(专利文献1)中公开了一种LED照明装置,该LED照明装置具有:柔性印刷电路基板,其保持规定的立体形状;多个发光二极管元件,它们按照规定的图案直接安装在柔性印刷电路基板上。
在日本特开2002-83506号公报(专利文献2)中公开了一种照明装置,该照明装置将发光部配置于壳体中,其中,该发光部具有柔性基板及安装于该柔性基板的一个面上的多个发光二极管。在该照明装置中采用如下结构:使柔性基板的未安装有发光二极管的另一个面与主体部的内表面彼此相对地配置在壳体内。
在日本特开2000-269549号公报(专利文献3)中公开了一种照明装置,该照明装置针对细长形状的被照明物,能够在较宽的范围内获得均匀的照明效果。
在日本特开2008-139708号公报(专利文献4)所公开的环型照明装置中,将多个LED列设置成同心圆状,并且与各LED列相对应地将多个光学部件设置成同心圆状,各LED列对工件的照明方式互不相同,另一方面,使各光学部件连续从而成为一体结构。由此,能够以一台照明装置对应多种物镜及工件。
在日本特开2009-146841号公报(专利文献5)所公开的LED照明装置中,通过将定位销插入到贯通孔和定位销插入孔中,以此相对于LED基板来定位透镜座(lens holder),其中,上述定位销设置于平坦的基底部,上述贯通孔设置于安装有多个LED的平坦的LED基板上,上述定位销插入孔设置于保持多个透镜的一体型的透镜座上。由此,能够相对于多个LED中的每个LED来定位每个透镜。
现有技术文献:
专利文献1:日本特开2002-184209号公报;
专利文献2:日本特开2002-83506号公报;
专利文献3:日本特开2000-269549号公报;
专利文献4:日本特开2008-139708号公报;
专利文献5:日本特开2009-146841号公报。
在如上述的FA领域的图像处理技术中,需要能够对多种多样的检查对象物进行计测。例如,就检查对象物而言,分为从小型电子零件到汽车等成品,遍布多个方面。因此,对于照明装置而言,也优选提出与照明视场、照明距离(设定距离,Work Distance:工件间隔)相关的多种变更(variation)(产品组),以便能够适应多种多样的应用。
为了排列这样的多种变更(产品组),优选对发光元件与用于光程控制的透镜进行组合。
另外,就照明装置的形状而言,大多采用环形(形状),该环形(形状)是指,使发光元件在中心孔周围配置成同心圆状。通过采用此种环形(形状),能够均匀地对工件照射光,能够进行更恰当的拍摄。
另一方面,在此种环形(形状)的照明装置中,为了让光照射到位于中心孔的轴上的工件,需要安装成使各发光元件的光轴相对于中心孔的轴而倾斜的结构。
但是,上述的专利文献1和专利文献2所记载的照明装置最初并不是面向FA领域的图像处理。因此,专利文献1所记载的照明装置存在如下问题:为了具备与照明视场及照明距离相关的多种变更,需要准备与产品组的数目相同的数目的柔性基板,这将成为成本提高的主要原因。另外,专利文献2所记载的照明装置也存在同样的问题。
专利文献3所记载的照明装置不能实现环形(形状)的照明装置。
专利文献4所公开的照明装置存在如下问题:需要准备的透镜种类必须与视场和工件间隔的变更的数目相同,成为成本提高的主要原因。另外,专利文献5所公开的照明装置不能使发光元件和透镜倾斜,因此视场和工件间隔所能采取的变更有限。另外,相对于透镜座,透镜配置在光照射面一侧,因此存在透镜脱落从而导致光直接照向工件的可能性,不适合作为FA用的视觉传感器用的照明装置。
发明内容
因此,本发明是为了解决这些问题而做出的,其目的在于,提供一种环形(形状)的照明装置,该照明装置能够在抑制成本的提高及可靠性的降低的情况下提出多种不同的规格。另外,发明的另一个目的在于,提供一种能够制造出抑制成本而且规格不同的多种照明装置的制造方法。另外,本发明的另外一个目的在于,提供能够抑制成本而且能够调整为多种不同规格的照明装置。
本发明的一个技术方案提供通过安装有多个发光元件的基板成形而构成的照明装置。基板包括:第一部分,其具有在第一方向上延伸的形状,并且具有可挠性;多个第二部分,由比第一部分更硬的材质形成,并且每个第二部分在与第一方向不同的方向上延伸。在每个第二部分上至少安装有一个发光元件。基板还包括布线,该布线在第一部分和多个第二部分上将多个发光元件连接起来。第一部分根据照明装置成型为预先规定的方向和尺寸;每个第二部分根据所安装的发光元件的照射方向而定位。
优选地,第一部分沿着第一方向形成为同心圆状,各个第二部分向由第一部分所构成的同心圆状的轴向弯折。
更优选地,在第二部分与第一部分的连接部处进行弯折。
优选地,第二部分安装有芯片LED。
优选地,第二部分由环氧玻璃形成。
本发明的另一个技术方案提供一种用于制造具有发光元件的照明装置的制造方法。本制造方法包括在第一方向上切断安装有发光元件的基板从而制成基板片的步骤。基板包括具有可挠性的第一部分,及能够相对于该第一部分弯曲的多个第二部分,第一部分在与第一方向垂直的第二方向上延伸,并且该第一部分包括每隔第二方向上的预先规定的间隔而配置的垫片。每个第二部分在连续二个垫片之间与第一部分相连接,并且每个第二部分都包括布线,该布线用于使所安装的发光元件的端子分别与对应的二个垫片电连接。本制造方法包括:根据要制造的照明装置而使基板片所包括的第一部分成型的步骤;分别对第二部分相对于成型后的第一部分的相对位置进行定位的步骤;形成用于对基板片所包括的垫片供电的布线的步骤。
优选地,在制成基板片的步骤中,根据要制造的照明装置的形状来变更切断长度。
更优选地,在制成基板片的步骤中,在垫片所在的位置而且在第一方向上切断基板。
更优选地,在成型的步骤中,使第一部分成型为环状。
优选地,第一部分和第二部分均为柔性印刷电路基板。
优选地,第一部分是柔性印刷电路基板,第二部分包括环氧玻璃基板。
优选地,在制成基板片的步骤中,制成多个基板片,在成型的步骤中,分别使所制成的多个基板片所包括的第一部分成型。本制造方法还包括以预先规定的位置关系来固定成型后的多个基板片的步骤。
优选地,在第二部分中,布线形成为能够将多个发光元件串联安装,并且形成有特定布线,该特定布线用于对位于串联连接的中途的发光元件与对应的垫片之间进行旁路(分路)处理,在制成基板片的步骤中,在第一方向上切断基板之后,将由切断所得到的基板片所包括的第二部分的一部分在第二方向上切断,并将切断后的布线与对应的垫片电连接。
本发明的另外一个技术方案提供一种由发光元件构成的照明装置。本照明装置包括:基板片,其用于安装发光元件,而且该基板片具有用于与该发光元件电连接的垫片;电路,其用于对垫片供电。基板片包括具有可挠性的第一部分,及能够相对于该第一部分弯曲的多个第二部分。在第一方向上切断基板。第一部分在与第一方向垂直的第二方向上延伸,并且该第一部分包括每隔第二方向上的预先规定的间隔而配置的垫片。每个第二部分在连续二个垫片之间与第一部分连接,并且每个第二部分包括用于使所安装的发光元件的端子分别与对应的二个垫片电连接的布线。第一部分根据照明装置而成型。第二部分根据发光元件的照射方向,相对于第一部分定位。
优选地,还包括能够变更第二部分相对于第一部分的相对位置的单元。
发明的效果
根据本发明,能够提供抑制成本而且规格不同的多种照明装置。
附图说明
图1是表示利用本实施方式涉及的照明装置的视觉传感器系统的概要的示意图。
图2是表示本实施方式涉及的照明装置的外观的图。
图3是表示本实施方式涉及的照明装置的外观的图。
图4是表示本实施方式涉及的照明装置的外观的图。
图5是表示本实施方式涉及的照明装置的外观的图。
图6是表示本实施方式涉及的照明装置的外观的图。
图7A和图7B是表示本实施方式涉及的照明装置的外观的图。
图8A和图8B是表示本实施方式涉及的照明装置的外观的图。
图9A和图9B是表示本实施方式涉及的照明装置的外观的图。
图10是表示用于制造本实施方式涉及的照明装置的基板的示意图。
图11是表示用于制造本实施方式涉及的照明装置的另一方式的基板的示意图。
图12是用于说明本实施方式涉及的照明装置的制造工艺的图。
图13是用于说明本实施方式涉及的照明装置的制造工艺的图。
图14是用于说明本实施方式涉及的照明装置的制造工艺的图。
图15是用于说明本实施方式涉及的照明装置的制造工艺的图。
图16A、图16B和图16C是用于说明利用本实施方式涉及的制造方法制造出来的直接环型(direct ring type)的照明装置的图。
图17A和图17B是用于说明利用本实施方式涉及的制造方法制造出来的进一步提高照明强度的直接环型的照明装置的图。
图18A和图18B是用于说明利用本实施方式涉及的制造方法进一步调整照明范围的直接环型的照明装置的图。
图19A和图19B是用于说明利用本实施方式涉及的制造方法制造出来的能够进一步变更照明范围的直接环型的照明装置的图。
图20A和图20B是用于说明利用本实施方式涉及的制造方法制造出来的将照明强度均匀化后的直接环型的照明装置的图。
图21是用于说明利用本实施方式涉及的制造方法制造出来的降低了对照相机的杂散光(stray light)的直接环型的照明装置的图。
图22A和图22B是用于说明利用本实施方式涉及的制造方法制造出来的钟形(dome)照明装置的图。
图23是用于说明利用本实施方式涉及的制造方法制造出来的角型斜光式的照明装置的图。
图24是用于说明利用本实施方式涉及的制造方法制造出带(bar)型/线(line)型照明装置的工艺的图。
图25是用于说明利用本实施方式涉及的制造方法制造出直下式的照明装置的工艺的图。
图26A、图26B、图26C和图26D是表示用于制造本实施方式涉及的照明装置的另一方式的基板的示意图。
图27是本发明的实施方式涉及的照明装置的分解立体图。
图28A和图28B是用于说明本发明的实施方式涉及的照明装置的刚柔结合基板(Rigid-Flexible Substrate)的结构的图。
图29是用于说明对本发明的实施方式涉及的照明装置的刚柔结合基板的供电方法的图。
图30A和图30B是用于说明在本发明的实施方式涉及的照明装置的刚柔结合基板上安装的辅助固定部件的图。
图31是用于说明本发明的实施方式涉及的照明装置的刚柔结合基板的布线图案的例子的图。
图32A和图32B是用于说明本发明的实施方式涉及的照明装置的刚柔结合基板的布线图案的例子的图。
图33是表示本发明的实施方式涉及的照明装置的刚柔结合基板的变形例的图。
图34A和图34B是用于说明在本发明的实施方式涉及的照明装置的刚柔结合基板的变形例上安装的辅助固定部件的图。
图35是用于说明本发明的实施方式涉及的照明装置的刚柔结合基板的变形例的布线图案的例子的图。
图36是用于说明本发明的实施方式涉及的照明装置的刚柔结合基板的变形例的布线图案的例子的图。
图37是表示本发明的实施方式涉及的照明装置的刚柔结合基板的变形例的图。
图38是表示本发明的实施方式涉及的照明装置的刚柔结合基板的变形例的图。
图39是表示本发明的实施方式涉及的照明装置的刚柔结合基板的变形例的图。
图40A和图40B是用于说明本发明的实施方式涉及的照明装置的发光元件的安装例的图。
图41是表示本发明的实施方式涉及的点亮用的控制器的电路结构的示意图。
图42是表示本发明的实施方式涉及的点亮用的控制器的电路结构的示意图。
图43是表示本发明的实施方式涉及的点亮用的控制器的电路结构的示意图。
具体实施方式
参照附图详细地说明本发明的实施方式。另外,对于图中的同一或相当的部分,标注同一附图标记,所以不重复其说明。
A.概要
用于制造本实施方式涉及的照明装置的制造方法利用安装有发光元件的通用的基板,制造出尺寸、规格不同的多种照明装置。典型地,如后所述,基板卷绕在卷轴(reel)上,在制造过程中,根据要制造的照明装置的尺寸、规格等,切断成需要的长度来制成基板片,并利用该基板片制造照明装置。
由此,利用通用的基板,能够调整为与照明视场及照明距离有关的多种变更(产品组)。
B.整体结构
图1是表示利用了本实施方式涉及的照明装置的视觉传感器系统SYS的概要的示意图。参照图1,典型地,视觉传感器系统SYS基于对组装在生产线等上的检查对象物(以下也称为“工件”)W进行拍摄而得到的图像,执行文字识别、瑕疵检查等处理(以下也称为“计测处理”)。
更具体地,视觉传感器系统SYS包括:图像处理装置1;照相机2,其与图像处理装置1相连接;照明装置3(在以下的说明中,在其它实施方式中将例示出照明装置3A至3H),其用于对照相机2的视场范围和视场范围附近进行照明。照相机2在恰当的时刻对在生产线4上搬送的工件W进行拍摄从而生成图像数据,并将该生成的图像数据输出至图像处理装置1。
图像处理装置1是计算机,包括CPU(Central Processing Unit:中央处理单元)、存储器等,在图1所示的例子中,图像处理装置1与用于显示计测处理结构等的显示器形成为一体。
本实施方式涉及的照明装置3以LED(Light Emitting Diode:发光二极管)等发光元件为光源。作为照明装置3的光源的LED,根据其形状和安装方式等的不同,能够采用炮弹型LED、表面安装型芯片LED及裸芯片(barechip)安装型LED等。特别地,在本实施方式涉及的照明装置中,采用表面安装型芯片LED或裸芯片安装型LED的情况最佳。
另外,图1示出了在照相机2的周围安装环状(环状:doughnut)的照明装置的结构,但也能够采用如配置在照相机2附近的照明装置。此时,也能够根据用途对照明装置的形状(发光部分的外形、尺寸等)进行设计。
C.照明装置
接着,说明利用本实施方式涉及的制造方法能够制造的照明装置的系列(lineup)。图2至图9B是表示本实施方式涉及的照明装置的外观的图。
[c1.直接环型]
作为本实施方式涉及的照明装置的一个例子,在图2中示出了直接环型的照明装置3A。该照明装置3A为碗(bowl)状,在框体30b的内表面上配置有多个发光元件30a,其中,上述框体30b是中心部形成有圆形的空隙部30d的框体。更具体地,框体30b的内表面形成为向中心部倾斜的状态,在该倾斜的内表面上以规定间隔排列配置有发光元件30a。空隙部30d是用于如图1所示那样贯通配置照相机2的孔。
通过供给线30c来供给用于点亮这些发光元件30a的电力。另外,也能够以将这些发光元件30a全部同时点亮/熄灭的方式进行驱动,但也可以分别独立地驱动从中心部向外周依次配置的各圆周上的发光元件30a。即,分别在独立的时刻点亮/驱动位于内周侧的圆周上所配置的一组发光元件30a和位于外周侧的圆周上所配置的一组发光元件30a,以此能够更恰当地对工件W照明。
[c2.钟形]
作为本实施方式涉及的照明装置的一个例子,图3示出了钟形的照明装置3B。在该照明装置3B中,在框体31b的钟内下部(内表面侧的底部)配置有发光元件31a,其中,上述框体31b的内表面为钟形(半球)状。更具体地,在框体31b的钟内下部形成有用于存储发光元件31a的存储空间31d,该存储空间31d的整个周面上配置有发光元件31a。并且,发光元件31a照射出的光在形成于框体31b的内表面上的漫反射面31e上漫反射之后,照射到工件上。通过供给线31c来供给用于点亮这些发光元件31a的电力。
[c3.角型斜光式]
作为本实施方式涉及的照明装置的一个例子,图4示出了角型斜光式的照明装置3C。该照明装置3C在切去了正方形的四角而成的八角形基座(baseplate)32b上的相当于该正方形的四边的位置,配置有发光部,该发光部由发光元件32a排列配置而成。在基座32b的中心部形成有大致四方形状的空隙部32d。该空隙部32d也能够用来贯通配置照相机2。
另外,每个发光部以朝向基座32b的中心部的方式偏向配置。由此,从各发光元件32a照射出的光能够照射到配置在基座32b的中心轴上的工件W上。
通过供给线32c来供给用于点亮这些发光元件32a的电力。另外,也能够以使这些发光元件全部同时地点亮/熄灭的方式进行驱动,但也可以以发光部为单位,分别独立地进行驱动。由此,能够更恰当地对工件W照明。
[c4.带型/线型]
作为本实施方式涉及的照明装置的一个例子,图5示出了带型/线型的照明装置3D。该照明装置3D在长方体的框体33b的内部将多个发光元件33a排列配置在规定方向上。图5示出了排列配置有三列发光元件33a的例子,但也可以是一列或二列,并且也可以排列配置更多列发光元件33a。典型地,该带型/线型的照明装置3D配置成其长度方向与生产线4的搬送方向平行或垂直。
通过供给线33c来供给用于点亮这些发光元件33a的电力。另外,也能够以使这些发光元件33a全部同时地点亮/熄灭的方式进行驱动,但也可以以列为单位,分别独立地进行驱动。由此,能够更恰当地对工件W照明。
[c5.直下式]
作为本实施方式涉及的照明装置的一个例子,图6示出了直下式的照明装置3E。该照明装置3E在大致正方形的框体34b的表面上排列配置有多个发光元件(未图示),并且配置扩散透过部34a而使其覆盖发光元件的发光面。由此,从多个发光元件照射出的光在扩散透过部34a扩散后对工件进行照明。通过供给线34c来供给用于点亮这些发光元件的电力。
[c6.环型]
作为本实施方式涉及的照明装置的一个例子,图7A和图7B示出了装载了八个LED的环型的照明装置3F。这里,图7A表示照明装置3F的照射面侧,图7B表示照明装置3F的背面侧。
如图7A和图7B所示,照明装置3F整体为环形(形状)。更具体地,照明装置3F包括与第一框体对应的基体100、与第二框体对应的盖体500。如后所述,基体100和盖体500通过卡扣装配(snap fit)等而互相嵌合,以此构成一体的环形(形状)。
在基体100的照射面上以露出的方式安装有多个透镜200,而且该多个透镜200配置成同心圆状。该基体100的照射面相对于中心孔700的中心轴以规定角度形成为倾斜面,其中,上述中心孔700是贯通基体100和盖体500而形成的。
盖体500内配置有单元基板,在该单元基板上分别与每个透镜200相对应地安装有发光元件,穿过缺口部而安装有用于对这些发光元件供电的电源电缆600,其中,上述缺口部形成于盖体500的侧面。
图7A和图7B例示了在照射面上安装有八个透镜的照明装置3F,但也能够采用安装更多透镜或更少透镜的结构来代替上述结构。
图8A和图9A分别表示照明装置3G和3H的照射面侧,图8B和图9B分别表示照明装置3G和3H的背面侧。
如图8A和图8B所示,与图7A和图7B所示的照明装置3F相比,可以采用安装了更多的透镜200(和发光元件)的结构。在图8A和图8B所示的例子中,基本上,中心孔700A的直径比图7A和图7B所示的照明装置3F的中心孔700的直径大。但是,就透镜200而言,能够利用与图7A和图7B所示的照明装置3F所用的透镜200相同的透镜。
另一方面,如图9A和图9B所示,与图7A和图7B所示的照明装置3F相比,可以采用安装了更少的透镜200(和发光元件)的结构。在图9A和图9B所示的例子中,基本上,中心孔700B的直径比图7A和图7B所示的照明装置3F的中心孔700的直径小。但是,就透镜200而言,能够利用与图7A和图7B所示的照明装置3F所用的透镜200相同的透镜。
D.基本结构
接着,说明用于制造本实施方式涉及的照明装置的基本结构。
[d1.第一基本结构]
图10是表示用于制造本实施方式涉及的照明装置的基板10的示意图。参照图10,图10所示的基板10整体为所谓的柔性印刷电路基板(以下也称为“柔性基板”),而且形成有发光元件(LED)及用于对发光元件供电的布线等。更具体地,基板10是在薄膜状的绝缘体(基底薄膜)上形成表示布线图案的导体箔并且在此基础上进一步用绝缘体覆盖导体箔而成的。
特别地,基板10在短边方向的规定位置上沿着长边方向形成有弯曲部16。即,基板10通过该弯曲部16来改变两部分之间的相对位置关系,能够区别为共用部分10A和个别部分10B。另外,共用部分10A和个别部分10B均由柔性基板形成。
进而,在个别部分10B上,每隔长边方向上的规定间隔而且沿着短边方向形成有分离部15。利用该分离部15,使得个别部分10B每隔长边方向上的规定间隔分离出单元14。换言之,也能够看作在一个共用部分10A上连接有多个长方形状的单元14。作为一个例子,通过在基板10上设置齿孔(隔着规定间隔的孔)来实现分离部15。
各单元14上安装有一个以上用于产生光的发光元件13。更具体地,发光元件13通过表面安装或裸芯片安装而安装在单元14(个别部分10B)的规定位置。进而,也存在与每个发光元件13相对应地安装有透镜的情况。
另一方面,共用部分10A是用于对安装于各单元14的发光元件13供电的部件,在共用部分10A上形成有沿着长边方向延伸的电极,并且每隔规定间隔形成有导电性的垫片(pad)12。如后所述,在将任意数目的单元14分离为一个单位时,该垫片12成为对该分离后的基板片供电的部分。因此,各垫片12配置在所对应的分离部15的延长线上或其附近。
进而,在每个共用部分10A与每个个别部分10B之间,形成有与安装于各个别部分10B的发光元件13串联连接的布线17。即,若观察个别部分10B的各部分,则布线17将共用部分10A所对应的垫片12与第一个发光元件13之间电连接,并且将相邻的发光元件13之间依次串联连接。并且,布线17将最后的发光元件13同特定垫片12电连接,该特定垫片12是指与本单元相邻的单元14对应的垫片12。
由于采用此种布线结构,无论基板10沿着哪个分离部15分离时,分离后的各基板片的两端分别存在垫片12,并且只要对二个垫片12之间施加规定的电压,就能够驱动该基板片所包括的全部发光元件13。
如上所述,本实施方式涉及的基板10由柔软且能够弯曲的材料构成。并且,在基板10上形成有能够对多个发光元件13供电的布线。并且,在共用部分10A与个别部分10B之间能够弯折,个别部分10B在至少一个面上构成能够安装发光元件13的薄长方形状的单元14。在个别部分10B上,具有将有同一形状及结构的长方形状的单元14重复连续的结构。
如后所述,通过使共用部分10A成形为目标形状,能够制造出各种形态的照明装置。另外,典型地,基板10在卷绕于卷轴上的状态下被处理,拉出需要的长度单位后被切断。通过采用此种制造方法,无论是在要连续制造同一种类的照明装置时,或者是在要制造出多种多样的照明装置时,都能够对应。另外,本实施方式涉及的基板10在分离部15的延长线上配置有垫片12,所以无论以何种长度切断基板时,只要是单元14的倍数的单位,就能够从所切断的共用部分10A的两端侧供电,其中,上述分离部15用于对相邻的单元14之间进行分离。
[d2.第二基本结构]
图11是表示用于制造本实施方式涉及的照明装置的另一方式的基板20的示意图。参照图11,基板20由共用部分20A和个别部分20B构成,其中,上述共用部分20A为柔性基板,上述个别部分20B与共用部分20A相连接。个别部分20B包括多个单元24,在每个单元24中,安装有一个以上用于产生光的发光元件(LED)23。各单元24由比共用部分20A的材质硬的材质(典型地,环氧玻璃基板)形成。由此,能够更容易地使将发光部件23安装到各单元24上。另外,通过表面安装或裸芯片安装将发光元件23安装在单元24(个别部分20B)的规定位置上。进而,也存在与每个发光元件23相对应地安装透镜的情况。
更具体地,共用部分20A具有如T字状连续的平面形状,在每个T字状部21上电连接及机械连接有构成单元24的基板。
基板20在每个T字状部21上形成有沿着长边方向的弯曲部26。即,能够使共用部分20A与个别部分20B之间的相对位置关系以该弯曲部26为中心变化。
共用部分20A是用于对安装于各单元24的发光元件23供电的部件,在该共用部分20A上形成有沿着长边方向延伸的电极,并且在相邻的二个T字状部21的大致中间位置形成有导电性的垫片22。如后所述,在以任意数目的单元24进行分离时,该垫片22作为对该割离后的基板片供电的部分。
进而,在每个共用部分20A和每个个别部分20B之间,形成有与安装于各个别部分20B的发光元件23串联连接的布线27。该布线27与图10所示的布线17同样地,对多个发光元件23供电。
由于采用此种布线结构,基板20沿着任一垫片22分离,只需对分离后的各基板片的两端上的二个垫片22之间施加规定的电压,就能够驱动该基板片所包括的全部发光元件23。
如上所述,本实施方式涉及的基板20的共用部分20A由柔软且能够弯曲的材料构成。另一方面,基板20的个别部分20B由容易安装在发光元件23上的更硬的材料构成。并且,在共用部分20A与个别部分20B之间能够弯折,个别部分20B在至少一个面上构成能够安装发光元件13的长方形状的单元24。由此,通过使共用部分20A成形为目标形状,能够制造出各种形态的照明装置。
另外,典型地,基板20在卷绕于卷轴上的状态下被处理,拉出需要的长度单位后被切断。通过采用此种制造方法,无论是在要连续制造同一种类的照明装置时,或者是在要制造出多种多样的照明装置时,都能够对应。
E.制造工艺
图12至图15是用于说明本实施方式涉及的照明装置的制造工艺的图。特别地,图12示出了制成需要的基板片的第一个工艺,图13示出了使所作成的基板片成型的第二个工艺,图14示出了使成型后的基板片与框体物理连接是第三个工艺,图15示出了对与框体连接的成型后的基板片进行电连接的第四个工艺。另外,在图12至图15所示的例子中,示出了以利用图10所示的基板10来制造照明装置时的制造工艺的一个例子,但在利用图11所示的基板20时也能够采用同样的制造工艺。
首先,如图12所示,以规定速度输送出处于卷绕在卷轴上的状态的基板10,利用机械手7将发光元件13(芯片LED)依次安装在基板10的规定位置。然后,利用具有与基板10的短边方向相平行的刃的切断机8,以与要制造的照明装置相对应的长度(需要数目的单元14)为单位,将安装了发光元件13后的基板10切断。
即,在第一个工艺中,将安装有发光元件13的基板10在第一个方向(短边方向)切断从而制成基板片。另外,如上所述,基板10包括具有可挠性的第一部分(共用部分10A)和能够相对于该第一部分弯曲的多个第二部分(个别部分20B/单元14)。第一部分(共用部分10A)在与第一方向(短边方向)垂直的第二方向(长边方向)上延伸,并且该第一部分包括垫片,这些垫片每隔第二方向(长边方向)上的预先设定的间隔而配置。每个单元14利用连续的二个垫片12之间而与第一部分(共用部分)相连接,并且每个单元14包括布线17,该布线17用于将所安装的发光元件13的端子分别与所对应的二个垫片12电连接。
更具体地,因为以规定速度输送出基板10,所以在纸面上的切断机8的刃右侧存在需要数目的单元14的时刻,对切断机8发出指令来进行切断。此时,进行定位处理,以使基板10的任一分离部15与切断机8的刃的位置相一致。更具体地,首先,在基板10上安装芯片LED作为发光元件,进而在分离部15的位置将基板10切断成恰当的长度。即,根据应当制造的照明装置的形状能够变更切断长度。
另外,在垫片12存在的位置而且在短边方向上切断基板10。
另外,就基板10的切断而言,无需一定以为自动化,也可以手动实现。
切断而生成的基板10的基板片如图13所示,使共用部分10A成型为与要制造的照明装置相对应的形状。在图13所示的例子中,示出了使共用部分10A形成为圆状(环状)的例子,但其截面形状也可以为多边形或椭圆形。典型地,该共用部分10A为柔性基板,能够容易地成型为与要制造的照明装置相对应的形状。
成型后的基板10的基板片如图14所示,相对于框体50物理连接。在要制造图2所示的直接环型的照明装置等时利用图14所示的框体50,该框体50的内表面形成为碗状,并且该框体50的中心部形成有圆状的空隙部。并且,成型后的基板10的基板片与框体50的内表面的倾斜部等物理连接。此时,基板10的基板片与框体50之间利用粘接剂、螺丝等卡止部件及用于夹持两者的辅助部件等来固定。
即,共用部分10A固定在框体50上,并且对各个个别部分10B(各单元14)相对于共用部分10A的相对位置分别进行定位。
基板10的基板片固定在框体50后,使配置于框体50内部或接近位置的驱动电路基板与基板10的基板片之间电连接。即,形成布线,该布线用于对基板10的基板片所包括的垫片12供电。
图15表示图14的XI-XI线剖面图。作为一个例子,如图15所示,在框体50内部的上侧配置有用于点亮发光元件13的驱动电路基板52,经由导线56,驱动电路基板52分别与位于基板10的基板片上的一对垫片12电连接。该驱动电路基板52形成为圆筒状,并且在规定位置安装有用于驱动发光元件的驱动电路54(晶体管等)。另外,通过导线58从外部对驱动电路基板52供电。
另外,如图15所示,发光元件13与在安装于框体50时能够照射到纸面下侧的面相对应地安装在基板10的基板片上。另外,示出了在框体50的内部预先组装有驱动电路基板52的状态下,将基板10的基板片固定在框体50上的例子,但也可以在框体50的外部准备驱动电路基板52,并且从该外部的驱动电路基板52直接对基板10的基板片供电。
基本上,按照如上述的图12至图15所示的工序能够制造出照明装置。这样,在每个薄长方形状单元上安装发光元件(芯片LED),并且仅仅使基板10的基板片所包括的共用部分10A成型为目标形状,以此能够制造出照明装置。因此,不会对所安装的发光元件(芯片LED)施加机械应力(stress),能够实现各种复杂形状的照明装置。
F.应用例
接着,说明提供如上述的制造方法而制造出的照明装置的一个例子。
[f1.直接环形(形状)]
图16A、图16B和图16C是用于说明利用本实施方式涉及的制造方法制造出的直接环型的照明装置的图。即,图16A、图16B和图16C示出了制造出如上述的图2所示的直接环型的照明装置3A时的工艺的一个例子。
如图2所示的直接环型的照明装置需要根据所连接的照相机2的尺寸的视场范围等,调整为与照明视场及照明距离相关的多种变更(产品组)。根据本实施方式涉及的制造方法,能够任意设定用于照明装置的基板片的尺寸,即能够任意设定一个基板片所包括的单元14的数目,并且基板片所包括的共用部分10A的形状也能够采用任意的形状。
因此,如图16A至图16C所示,根据应当制造的直接环型的照明装置的空隙部的半径、照射面的尺寸(面积)及照射角度等,能够自由变更基板片所包括的单元14的数目、共用部分10A的形状(例如,形成环状时的半径等)。
由此,利用通用的基板10,能够制造出各种直接环型的照明装置。
(f1-1:照明强度调整)
图17A和图17B是用于说明利用本实施方式涉及的制造方法制造出的照明强度得到进一步提高的直接环型的照明装置的图。特别地,图17A示出了成形后的二个基板片10-1与10-2的位置关系,图17B示出了本照明装置的照明范围。
如图17A所示,将多个(图17A和图17B的例子中为二个)基板片10-1和基板片10-2形成为同样的结构,在此基础上使基板片10-1和基板片10-2错开配置,使得基板片10-1的发光元件13-1的照射位置与基板片10-2的发光元件13-2的照射位置不重叠,以此与利用一个基板片时相比,能够提高照明强度。即,将基板片10-1和基板片10-2配置成各自相对于共用光轴的角度不同。
换言之,从通用的基板10制成多个基板片,并且每个基板片分别根据要制造的照明装置而成型。进而,以预先规定的位置关系来固定成型后的多个基板片。
如图17B所示,因为基板片10-1和基板片10-2实质上都构成为同一形状,所以来自各基板片(发光元件)的光所照射的范围(照明范围1和照明范围2)实质上一致。因此,通过在同一框体上固定二个基板片(排列在同一光轴AX上),以此能够提高共用的照明范围的照射强度。
(f1-2:照明范围调整)
图18A和图18B是用于说明利用本实施方式涉及的制造方法进一步调整了照明范围的直接环型的照明装置的图。特别地,图18A示出了成形后的二个基板片10-1和10-2的位置关系,图18B示出了本照明装置的照明范围。
如图18A所示,使多个(图17A和图17B的例子中为二个)基板片10-1和10-2形成为同样的结构,在此基础上使基板片10-1和基板片10-2在纸面的上下方向上错开配置,以此,与利用一个基板片时相比,能够扩大照明范围。即,使基板片10-1和基板片10-2之间隔着规定距离地配置在共用的光轴上。
换言之,从通用的基板10制成多个基板片,并且每个基板片分别根据要制造的照明装置而成型。进而,以预先规定的位置关系来固定成型后的多个基板片。
如图18B所示,基板片10-1和基板片10-2实质上都构成同一形状,所以来自安装于各基板片的发光元件的光的照射角度实质上一致。但是,因为从各基板片到被照射体的距离不同,所以安装于基板片10-1的发光元件13-1照射的照明范围1是以光轴AX为中心的圆状范围,另一方面,安装于基板片10-2的发光元件13-2照射的照明范围2是以光轴AX为中心的同心圆状(环状)的范围。因此,通过在同一框体上固定二个基板片,该照明装置的照明范围成为相当于图18B所示的照明范围1与照明范围2的和的范围。即,与利用一个基板片时相比,能够扩大其照明范围。
(f1-3:聚焦机构)
图19A和图19B是用于说明利用本实施方式涉及的制造方法制造出的能够进一步变更照明范围的直接环型的照明装置的图。特别地,图19A示出了照明装置的结构,图19B示出了本照明装置的照明范围。
如图19A所示,对于使共用部分10A成形为环状的基板10的基板片,追加用于使共用部分10A与个别部分10B之间的相对位置关系可变的机构(聚焦机构)。即,附加能够变更个别部分10B相对于共用部分10A的相对位置的机构。
就此种聚焦机构而言,能够采用任意的结构,但例如采用如下特定结构能够变更个别部分10B相对于共用部分10A的角度,其中,上述特定结构是指,准备由能够沿着共用的轴相对移动的二个部件构成的框体,在一个部件上固定共用部分10A,并且在另一个部件上固定个别部分10B。这样,通过变更共用部分10A与个别部分10B之间的角度,能够如图19B所示地变更产生最恰当的照明强度的范围。
例如,在共用部分10A与个别部分10B之间为角度θ1时,在照明装置与被照射体之间的距离为L1的情况下,能够实现几乎均匀的照明强度的照明范围,在共用部分10A与个别部分10B之间为角度θ2时,在照明装置与被照射体之间的距离为L2的情况下,能够实现几乎均匀的照明强度的照明范围。即,上述距离L1、L2是照明装置的照明距离,通过使共用部分10A与个别部分10B之间的角度在θ1至θ2的范围内变更,能够使照明装置的照明距离在L1至L2的范围内变更。
(f1-4:照明强度均匀化)
图20A和图20B是用于说明利用本实施方式涉及的制造方法制造出的使照明强度均匀化后的直接环型的照明装置的图。特别地,图20A示出了本照明装置的结构,图20B示出了本照明装置的照明范围。
在图20A所示的基板10的基板片中,作为安装于内侧的发光元件13-1和安装于外侧的发光元件13-2,分别利用带有照射视场不同的透镜的LED。
更具体地,内侧的发光元件13-1采用照射视场相对狭窄的LED,并且外侧的发光元件13-2采用照射视场相对较宽的LED。通过这样使照射视场不同,能够使照明范围的照明强度均匀化。
例如,如图20B所示,内侧的发光元件13-1的照明视场相对狭窄,所以对以与基板10的基板片的中心轴相对应的光轴AX为中心的较狭窄的范围进行照明,外侧的发光元件13-2的照明视场相对宽阔,所以对以与基板10的基板片的中心轴相对应的光轴AX为中心的较宽阔的范围进行照明。由此,在内侧的发光元件13-1的照明范围的外周侧,照明强度可能会降低,能够利用来自外侧的发光元件13-2的照明光来补偿该照明强度的降低。因此,能够使照明范围内的照明强度均匀化。
另外,就如上述那样具有任意照明视场的发光元件而言,例如参照日本特开2002-94129号公报等。
(f1-5:杂散光对策)
图21是用于说明利用本实施方式涉及的制造方法制造出的降低了对照相机的杂散光的直接环型的照明装置的图。
在上述的照明装置的例子中,说明了个别部分10B相对于共用部分10A的角度为钝角的结构,但通过使个别部分10B相对于共用部分10A的角度为锐角,能够减少对安装有照明装置的照相机2的杂散光。即,如图21所示,因为有共用部分10A,所以能够抑制从安装于个别部分10B的发光元件13照射出的光直接入射到照相机2中。
通过抑制此种杂散光,能够避免照明光射入由照相机拍摄得到的图像数据内,并能够避免产生不希望的光晕(halation)等。
[f2.钟形]
图22A和图22B是用于说明利用本实施方式涉及的制造方法制造出的钟形照明装置的图。即,图22A示出了利用一个基板片制造钟形照明装置的工艺的例子,图22B示出了利用多个基板片制造钟形照明装置的工艺的例子。
在要制造如图3所示的钟形的照明装置时,其照射面相对变宽,并且曲率半径相对变小。因此,在图22A所示的结构中,通过进一步使各单元14弯曲来实现曲率半径更小的照射面,在图22B所示的结构中,通过将多个单元14立体配置来实现曲率半径更小的照射面。
更具体地,在图22A所示的照明装置中,对于每个与共用部分10A相连接的个别部分10B(单元14),在不存在发光元件的部分形成有弯曲部19。然后,使各单元14在该弯曲部19弯曲,以此使每个发光元件的照射方向不同。由此,能够从照明装置的内表面照射出强度更均匀的照明光。
另外,图22B所示的照明装置由基板片10-1和基板片10-2构成,其中,上述基板片10-1的共用部分具有某一半径,上述基板片10-2的半径比基板片10-1的共用部分的半径小。然后,将基板片10-1与基板片10-2立体配置。即,配置成基板片10-2的单元14-2位于基板片10-1的中心部分的内侧。这样,通过将二个基板片立体配置,能够沿着内侧的钟形形状来分别配置安装有发光元件的单元14-1和14-2。
[f3.角型斜光式]
图23是用于说明利用本实施方式涉及的制造方法制造出的角型斜光式的照明装置的图。
如图23所示,在要制造角型斜光式的照明装置(参照图4)时,根据要照射出照明光的方向数目(在图23所示的例子中为四个方向)来准备基板片。此时,无需如上述的直接环型那样使共用部分10A形成为圆状,而是准备如包括规定数目的单元14的基板片,并且将基板片的共用部分固定在长方形状的框体的各面上,进而将个别部分10B相对于共用部分10A的角度调整为目标值。
因此,在要制造角型斜光式的照明装置时,根据其尺寸(框体尺寸和照射面的长度)来调整各基板片所包括的单元14的数目,并且通过在各基板片上调整个别部分10B相对于共用部分10A的角度,以此能够实现目标规格。
由此,利用通用的基板10,能够制造出各种角型斜光式的照明装置。
[f4.带型/线型]
图24是用于说明利用本实施方式涉及的制造方法来制造带型/线型的照明装置的工艺的图。
如图24所示,在要制造带型/线型的照明装置(参照图5)时,要准备包括特定数目的单元14的基板片,该特定数目是与照射面尺寸相对应的数目。此时,无需如上述的直接环型那样使共用部分10A形成为圆状,并且也无需使单元14之间分离。基本上,如图12所示,只要以目标长度切断处于卷绕在卷轴上的状态的基板10,并且将切断后的基板片固定在框体上即可。此时,因为不需要用于在单元14之间进行分割的分离部15(参照图10),所以也可以不形成分离部15。
这样,通过调整从通用的基板10割离的长度,就能够制造各种带型/线型的照明装置。
[f5.直下式]
图25是用于说明利用本实施方式涉及的制造方法来制造直下式的照明装置的工艺的图。
如图6所示的直下式的照明装置,需要使其照射面相对变大。假定基板10的长边方向的长度能够任意设定,但基板10的短边方向的长度(在单元14上能够安装发光元件13的范围)不够的情况。因此,如图25所示,通过将多个基板片排列配置在短边方向来确保足够的照射面积。
即,在要制造直下式的照明装置时,准备分别包括特定数目的单元14的基板片10-1和基板片10-2,其中,上述特定数目是与照射面的尺寸相对应的数目。然后,通过将这些并列配置的基板片10-1和基板片10-2安装在框体上,能够制造直下式的照明装置。另外,将基板片10-1与基板片10-2相重叠的部分立体配置。即,在两基板片之间配置绝缘层等,在此基础上将一个基板片配置在上侧,将另一个基板片配置在下侧。由此,能够实现更宽的照射面。
这样,通过调整从通用的基板10割离的长度,能够制造各种直下式的照明装置。
G.列数可变结构
接着,对能够变更发光元件的列数的基板结构进行说明。即,例示出能够变更长方形状的单元的长度的基板结构。
图26A、图26B、图26C和图26D是表示用于制造本实施方式涉及的照明装置的另一方式的基板的示意图。特别地,图26A示出了基板30的基本结构,图26B和图26C示出了变更单元长度的处理,图26D示出了对安装的发光元件的剔除处理。
参照图26A,基板30的基本结构与图10所示的基板10相同。即,基板30由共用部分30A和个别部分30B(单元34)构成,其中,上述共用部分30A由柔性基板等构成,上述个别部分30B(单元34)上安装有发光元件33。并且,在每个共用部分30A与每个个别部分30B之间形成有布线37,该布线37与安装于各单元34的发光元件33串联连接。
特别地,在基板30上,在各单元34上形成有旁路端子38,该旁路端子38用于使处于第二位的发光元件电分路。即,每个旁路端子38在对应的单元34上,能够使处于第一位的发光元件的出侧布线与处于第二位的发光元件的出侧布线短路。其中,在最初形成时,电气上处于非连接状态。
换言之,在个别部分30B(单元34)中,布线37能够将多个发光元件33串联安装,并且形成有用于使位于串联连接途中的发光元件33与所对应的垫片32之间进行分路的布线。
如图26B所示,考虑在旁路端子38之前切断此种基板30的各单元34的情况。即,在要制造如上述的直接环型的照明装置中的更小型的照明装置的情况下,有时只要在各单元34上安装更少数目的发光元件33即可。
因此,如图26B所示,使各单元34的安装有发光元件33的部分变短,并且如图26C所示,对各单元34的旁路端子38追加短路部件39。由此,即使缩短各单元34的长度时,通过与垫片32电连接的布线37,也能够对每个单元34所安装的发光元件33供电。该短路部件39是能够认为几乎为0Ω的具有较小的电阻值的导电部件。
即,在第一方向(短边方向)上切断基板30之后,在第二方向(长边方向)上,对包括在切断所得到的基板片中的个别部分30B(单元34)的一部分进行切断,并使切断后的布线与对应的垫片32电连接。
进而,如图26D所示,通过安装短路部件31来代替安装发光元件33,能够使安装有发光元件33的间隔变大。即,在图26D所示的例子中,每隔一个单元34而安装有发光元件33,发光元件的安装密度实质上变为1/2。这样,通过安装短路部件31,能够在实质上调整基板片的间距(pitch)。
如上所述,通过利用图26A、图26B、图26C及图26D所示的基板30,能够制造出使发光元件33的安装密度不同的多种照明装置。
H.将第二基本结构利用于环型的结构
接着,说明利用图11所示的基板(第二基本结构)来构成环型的照明装置时的例子。
[h1.整体结构]
图27是本发明的实施方式涉及的照明装置3F的分解立体图。
参照图27,在照明装置3F中,从环形(形状)的基体100的背面侧安装透镜200。基体100的安装有透镜200的窗部上设置有保持部,该保持部用于保持透镜200,并且用于限制透镜200向基体100的照射面(露出面)一侧移动。
与透镜200的配置形状相对应地,配置有形成为同心圆状的刚柔结合基板300。该刚柔结合基板300包括单元基板,该单元基板上安装有分别与配置成同心圆状的多个透镜200相对应的发光元件。通过电源电缆600对该刚柔结合基板300供给用于驱动发光元件的电力。
在刚柔结合基板300与盖体500之间插入有散热片400,该散热片400为大致圆状,用于使刚柔结合基板300的发光元件所产生的热散发出去。该散热片400由具有弹性的材料形成,还作为针对插入到基体100与盖体500之间空间的透镜200和刚柔结合基板300的缓冲部件或者按压部而发挥作用。
在盖体500上形成有凸部,该凸部用于将由透镜200和安装有发光元件的单元基板构成的各组件固定在其基体100侧的表面上。
每个透镜200分别在其配置位置上定位,使得各自的光轴相对于基体100的照射面大致垂直。因此,每个透镜200的光轴不与中心孔700的中心轴平行,而保持具有与照射面的倾斜角相对应的规定角度。即,每个透镜200的光轴相对于中心孔700的中心轴是非平行的。每个透镜200的光轴之间也是非平行的。
[h2:基板结构]
图28A和图28B是用于说明本发明的实施方式涉及的照明装置3F的刚柔结合基板300的结构的图。作为更适合于图27所示的照明装置3F的基板20,优选采用如图28A和图28B所示的刚柔结合基板300。
图28A是表示刚刚制造之后的刚柔结合基板300的图,图28B是表示组装到基体100中之前的刚柔结合基板300的状态的图。图29是用于说明对本发明的实施方式涉及的照明装置3F的刚柔结合基板300的供电方法的图。
参照图28A,刚柔结合基板300包括单元基板320-1至320-8(也将这些统称为“单元基板320”),这些单元基板的数目与安装于基体100的透镜200的数目相对应。为了进行如上述的定位和固定,该单元基板320-1至320-8中的每个单元基板由相对硬的材质形成的物体(刚体)构成。具体而言,单元基板320-1至320-8由环氧玻璃基板形成。
在该环氧玻璃基板(单元基板320-1至320-8)上,分别安装有用于产生光的发光元件330-1至330-8(也将这些统称为“发光元件330”)。更具体地,通过表面安装或裸芯片安装将发光元件330安装在单元基板320的规定位置。并且,也存在与每个发光元件330相对应地安装微透镜(micro lens)的情况。另外,安装在各单元基板320上的发光元件的数目可以为多个,可以根据照明装置3F所要求的设计值(照射强度)等来进行适当设定。
通过利用此种刚体的基板来作为单元基板320,即使如上述那样压入固定在基体100上,基板也不会变形,从而能够使发光元件相对于透镜高精度地定位。
刚柔结合基板300包括柔性印刷电路基板(以下也称为“柔性基板”)340,该柔性基板340用于使单元基板320-1至320-8(其上所安装的发光元件330-1至330-8)之间电连接。该柔性基板340上形成有用于对发光元件330供电的布线等。更具体地,柔性基板340在薄膜状的绝缘体(基底薄膜)上形成表示布线图案的导体箔,在此基础上进一步用绝缘体覆盖导体箔。
即,照明装置3F上组装有作为第一基板的单元基板320,这些第一基板分别与多个透镜200中的每一个相对应而配置。这里,在每个单元基板320上至少安装一个发光元件。并且,在照明装置3F上组装有柔性基板340,该柔性基板340用于使作为第一基板的单元基板320之间电连接。这里,单元基板320为刚体,柔性基板340具有可挠性。
此种刚柔结合基板300形成为如图28B所示同心圆状,并且组装在基体100上。即,在刚柔结合基板300的柔性基板340中,部分340a和部分340b一体构成,其中,上述部分340a在多个单元基板320上形成为直线,上述部分340b是从部分340a分支到每个单元基板320的部分。在形成为直线的部分340a的用虚线表示的部分(参照图28A),分别使柔性基板340弯折,以此柔性基板340成形为如图28B所示的龟甲形状。进而,在分支到单元基板320的部分340b的用虚线表示的部分(参照图28A),使柔性基板340分别向外周侧弯折,以此形成为单元基板320-1至320-8相对于特定平面而具有规定角度,其中,特定平面是指,由柔性基板340构成的大致圆状(龟甲形状)所确定的平面。另外,在使柔性基板340弯曲时,其与单元基板320之间的关系优选成为如图28B所示的多边形形状。此时,对于图28A的用虚线表示的部分,优选加工为容易弯折的状态。但是,也可以将柔性基板340弯曲成圆状。在这种情况下,在图28A的用虚线表示的部分无需一定进行弯折。
通过利用刚体的基板作为单元基板320,即使在如图28B所示那样使柔性基板340弯曲的状态下,单元基板320也不会变形。因此,无论是否对表面安装于单元基板320的发光元件330施加应力,都不会导致可靠性降低。
这样,在刚柔结合基板300中,柔性基板340沿着基体100的圆周方向成形为规定的平面形状,每个单元基板320相对于柔性基板340的对应部分(在多个单元基板320上形成为直线的部分340a)而弯曲,所弯曲的角度与由基体100的保持部110保持的透镜200的倾斜度相对应。即,柔性基板340沿着多个窗部102-1至102-8的排列而弯曲。
如后所述,在柔性基板340上形成布线图案,使得安装在单元基板320-1至320-8上的发光元件330-1至330-8之间串联连接。因此,通过对包括发光元件330的柔性基板340所形成的布线路径上的二点之间供电,能够点亮驱动一组发光元件330-1至330-8。
更具体地,如图29所示,在构成刚柔结合基板300的单元基板320中,在位于电源电缆600(电源电缆穿过用凹部150)附近的二个单元基板320上,分别安装有连接器353和连接器354,并且在该连接器353和连接器354上连接有连接器351和连接器352,其中,所述电源电缆600贯通基体100和盖体500而导入到内部,所述连接器351和连接器352安装于电源电缆600的正(+)电极和负(-)电极的布线601和布线602的端部。
另外,连接器353和连接器354设置成在单元基板320的长度方向和宽度方向的任一个都非平行的朝向。即,为了更容易对来自电源电缆600的布线601和布线602进行处理,布线601和布线602分别向连接器353和连接器354连接的方向被设定成朝向电源电缆600的方向。换言之,柔性基板340包括用于与电源电缆600电连接的一对连接器353和354,该一对连接器353、354设置在与电源电缆600的导入位置相对应的方向上。
如后所述,在应当点亮的发光元件330的数目多时,也能够采用以下结构:将规定数目的串联连接的发光元件330并联连接需要的数目。
另外,在各单元基板320的未安装有发光元件330一侧的面上,安装有用于驱动发光元件330的电路零件358。即,在各单元基板320上,发光元件330以外的电路零件基本上安装在与安装有发光元件330的面相反一侧的面上。由此,能够提高空间效率,并且能够缩小各单元基板320的基板尺寸。
[h3:装配的容易化]
如参照图27的说明,刚柔结合基板300形成为同心圆状,并且插入到基体100与盖体500之间,其中,所述基体100与第一框体相对应,所述盖体500与第二框体相对应。在进行此种对壳体的安装作业时,处于弯曲状态的柔性基板340发生变形,并且可能会切入到与第一框体对应的基体100和与第二框体对应的盖体500之间。即,柔性基板340从本来的位置倒向内侧或外侧,可能会与基体100或盖体500发生干涉。
因此,通过利用如图30A和图30B所示的辅助固定部件,能够进一步改善装配性。
图30A和图30B是用于说明在本发明的实施方式涉及的照明装置的刚柔结合基板上安装的辅助固定部件的图。图30A示出了形成为同心圆状的刚柔结合基板300上安装有作为辅助固定部件的环状部件360的状态,图30B示出了要对形成为同心圆状的刚柔结合基板300安装作为辅助固定部件的环状部件360的状态。
如图30B所示,采用环状部件360作为辅助固定部件。该环状部件360的内径设置成比形成为同心圆状的柔性基板340的外接圆大规定的余量。并且,环状部件360将安装在形成为同心圆状的柔性基板340的外周侧。另外,作为环状部件360,优选由树脂等材料形成。
这样,通过用环状部件360支撑柔性基板340,能够防止柔性基板340的变形(从本来位置倒向内侧或外侧)。由此,能够避免柔性基板340啮入到第一框体所对应的基体100和第二框体所对应的盖体500之间的情况。该结构能够改善装配性。
[h4:布线图案]
接着,说明刚柔结合基板的布线图案的例子。
图31、图32A和图32B是用于说明本发明的实施方式涉及的照明装置的刚柔结合基板的布线图案的例子的图。图31示出了在一个刚柔结合基板上安装有八个发光元件330的例子,图32A和图32B示出了在一个刚柔结合基板上安装有十二个发光元件330的例子。特别地,图31、图32A和图32B示出了能够将供电涉及的连接器集成为一个的结构例子。
在图31所示的刚柔结合基板300中,在柔性基板340上形成有供给线332,该供给线332将分别安装于单元基板320-1至320-8上的发光元件330-1至330-8串联连接。该供给线332的两端均与连接器356相连接。并且,通过该连接器356,与如后述的用于点亮发光元件330的控制器相连接。即,供给线332的一端通过连接器356供给正(+)电位,供给线332的另一端通过连接器356供给负(-)电位。
在图32A和图32B所示的刚柔结合基板300A中,为了使施加至供给线的电压不会过高,利用二个供给线332A和332B,按每六个一组的方式并列地对十二个发光元件330供电,即,在图32A中用实线表示的供给线332A将第奇数个单元基板320-1、320-3、320-5、320-7、320-9及320-11串联连接,在图32A中用虚线表示的供给线332B将第偶数个单元基板320-2、320-4、320-6、320-8、320-10及320-12串联贯通。
如后所述,因为控制为对发光元件330供给规定大小的规定电流,所以为了使供给线中流动的电流的大小无偏差,将各个供给线332A和332B控制为互相独立地供给电流。因此,供给线333A和333B的一端通过连接器356A共同地供给正(+)电位,但供给线333A和333B的各自的另一端分别通过连接器356A与不同的负(-)电位的端子相连接。
另外,在柔性基板340上,能够确保使供给线332A与供给线332B绝缘地交叉,所以一般而言,在柔性基板340的一个面上形成供给线332A,在柔性基板340的另一个面上形成供给线332B。图32B示出了该例子。
[h5:第一变形例]
作为刚柔结合基板的结构,也能够采用如图33至图36所示的结构来代替上述的图28A至图32B所示的方式。
图33是表示本发明的实施方式涉及的照明装置3F的刚柔结合基板的变形例的图。图34A和图34B是用于在说明本发明的实施方式涉及的照明装置3F的刚柔结合基板的变形例上安装的辅助固定部件的图。图35和图36是用于说明本发明的实施方式涉及的照明装置的刚柔结合基板的变形例的布线图案的例子的图。
参照图33,示出了刚柔结合基板300B将安装有发光元件330的单元基板320B配置(在两侧交替配置)成交错状的结构。这些单元基板320B通过柔性基板340B连接。对于该刚柔结合基板300B,通过适当弯折柔性基板340B,能够形成为如图29所示的适于组装在基体100上的形状。
更具体地,与配置于纸面上侧的单元基板320B相连接的柔性基板340B的部分,比与配置于纸面下侧的单元基板320B相连接的柔性基板340B的部分长。并且,将配置于纸面上侧的单元基板320B通过沿着纸面的上下方向弯折,以此能够实现与图28A所示的刚柔结合基板300同样的结构。即,将配置于纸面上侧的四个单元基板320B在用虚线表示的位置弯折,并且,将柔性基板340B弯曲成大致圆状(龟甲形状)。因此,在柔性基板340B上,位于纸面下侧的单元基板320B上安装有发光元件330的面与位于纸面上侧的单元基板320B上安装有发光元件330面相反。
即,如图34A和图34B所示,刚柔结合基板300B中的四个单元基板320B(图33中位于纸面上侧)弯折到外周侧,在此基础上形成为环状。在该变形例中,为了进一步改善装配性,优选利用如图34B所示的辅助固定部件。图34B所示的作为辅助固定部件的环状部件360B基本上与图30B所示的环状部件360相同,但在与弯折到外周侧的四个刚柔结合基板300B相对应的位置,设置有缺口部3601。该缺口部3601是用于吸收由柔性基板340B折叠产生的厚度的部分。
最终地,如图34A所示,对形成为同心圆状的刚柔结合基板300B安装作为辅助固定部件的环状部件360B,在此基础上,将其组装到壳体上。
通过采用如上述的结构,与图28A和图28B所示的在柔性基板340的长度方向的一侧配置单元基板的结构(单侧配置)相比,能够使单元基板的间距进一步变窄,所以能够进一步减小最终形成的照明装置3F的环直径。另外,刚柔结合基板本身也能够小型化。
接着,参照图35和图36,它们是用于说明刚柔结合基板300B的布线图案的例子的图。图35示出了在一个刚柔结合基板上安装有八个发光元件330的例子,图36示出了在一个刚柔结合基板上安装有十六个发光元件330的例子。
在图35所示的刚柔结合基板300B中,在柔性基板340B上形成有供给线333,该供给线333如将分别安装于八个单元基板320B上的八个发光元件330串联连接。该供给线333的两端均与连接器356连接。并且,通过该连接器356,与如后述是用于点亮发光元件330的控制器相连接。即,供给线333的一端通过连接器356来供给(+)电位,供给线333的另一端通过连接器356来供给负(-)电位。
在图36所示的刚柔结合基板300C中,为了使施加至供给线的电压不会过高,利用二个供给线332A和332B,以每八个一组的方式并列地对十六个发光元件330供电,即,供给线333A形成为使配置于纸面下侧的单元基板320C串联连接,供给线333B形成为使配置于纸面上侧的单元基板320C串联连接。
如后所述,因为控制为对发光元件330供给规定大小的规定电流,所以为了使供给线中流动的电流的大小无偏差,将各个供给线333A和333B控制为互相独立地供给电流。因此,供给线333A和333B的一端通过连接器356A共同地供给正(+)电位,但供给线333A和333的各自的另一端分别通过连接器356B与不同的负(-)电位的端子相连接。
在图36所示的刚柔结合基板300C中,能够不交叉地形成供给线333A与供给线333B,所以能够在柔性基板340的一个面上形成二个供给线333A和333B。
[h6:第二变形例]
图37是表示本发明的实施方式涉及的照明装置的刚柔结合基板的变形例的图。参照图37,示出了刚柔结合基板300D将安装有发光元件的单元基板320D配置成同心圆状(放射状)的结构。在图37所示的刚柔结合基板300D中,柔性基板340D位于中心侧,单元基板320D位于柔性基板340D外周侧。这些单元基板320D中的每一个通过柔性基板340D而与位于两旁相邻的单元基板320D电连接。对于该刚柔结合基板300D而言,通过适当地弯折柔性基板340D,能够构成为如图29所示的适合于组装到基体100中的形状。
[h7:第三变形例]
图38是表示本发明的实施方式涉及的照明装置的刚柔结合基板的变形例的图。参照图38,刚柔结合基板300E与图37所示的刚柔结合基板300D同样地,将安装有发光元件的单元基板320E配置成同心圆状(放射状)。但是,在图38所示的刚柔结合基板300E中,柔性基板340E位于外周侧,单元基板320E位于柔性基板340E的内周侧。
而且,每个单元基板320E通过柔性基板340E而与位于两旁相邻的单元基板320E电连接。对于该刚柔结合基板300E而言,通过适当地弯折柔性基板340E,能够构成为如图29所示的适合于组装到基体100中的形状。
[h8:第四变形例]
图39是表示本发明的实施方式涉及的照明装置的刚柔结合基板的变形例的图。参照图39,通过组合多个刚柔结合基板300F,可以构成使发光元件形成为同心圆状的环形(形状)。例如,如图39所示,使由四个单元基板320构成的刚柔结合基板300F弯曲,以便构成大致圆状(龟甲形状)的一部(半周),并且,通过组合两个上述刚柔结合基板300F,以此构成发光元件构成为环形(形状)的照明模式。
这样,通过采用组合多个由更少单元基板320构成的刚柔结合基板的方法,即使要调整为多种变更(产品组)时,也能够降低刚柔结合基板的种类。
[h9:发光元件的安装方式]
在本实施方式涉及的照明装置中,组装单元基板320上安装有发光元件330。典型地,该发光元件330是芯片LED。在安装此种芯片LED时,为了抑制因为芯片LED本身所产生的热等引起的劣化,优选采用如以下说明的安装方式。
图40A和图40B是用于说明本发明的实施方式涉及的照明装置的发光元件的安装例的图。参照图40A和图40B,发光元件330配置在单元基板320上所形成的焊盘322a和322b上。该焊盘322a和322b分别相当于用于供给正(+)电位和负(-)电位的电极(垫片)。
焊盘322a与焊盘322b之间隔开规定的距离而配置。并且,在本实施方式涉及的照明装置3F中,在单元基板320上,并且在与焊盘322a与322b之间的空隙对应的区域上,形成有用于放出助焊剂(flux)的孔部324。该助焊剂是在将发光元件330安装在焊盘322a和322b上时所利用的焊锡所含的成分。在制造工序中难以完全去除。
若在焊盘322a与焊盘322b之间填充有助焊剂的挥发成分的状态下施加用于对发光元件330供给的电压,且置于由于发光元件330的发热而形成的高温环境中,则用于使发光元件330与焊盘322a和322b电连接的焊锡将在焊盘表面或单元基板表面上移动。由于该焊锡的移动将产生枝状物(dendrite),由于该产生的枝状物,焊盘322a与焊盘322b之间将绝缘不良。
因此,在本实施方式涉及的照明装置3F的单元基板320中,在单元基板320上的焊盘之间设置有孔部324(缝隙或凹部),该孔部324用于使在制造工序中不能完全除去的助焊剂(的挥发成分)挥发。
设置孔部324的主要目的是使助焊剂不会填充因发光元件330而形成的空间,所以孔部324的长度方向的长度优选为在俯视单元基板320时会有从发光元件330露出的部分的程度。即,优选构成为,在俯视单元基板320时,发光元件330不会完全遮蔽孔部324。
通过如此构成,即使单元基板320的下表面侧覆盖有散热片400等,也能够使助焊剂在上表面方向上充分挥发。另外,为了防止单元基板320弯曲,优选在孔部324与单元基板320的端部之间设置足够的间隔。
作为典型的安装例,焊盘322a和322b的厚度为18μm左右,孔部324的宽度方向的宽度d1为0.8mm左右。并且,焊盘322a与焊盘322b之间的空隙部326的宽度为1mm左右。另外,空隙部326的宽度d1与空隙部326的宽度之间的差d2是用于防止形成发光元件330底面上的垫片脱落的间隙。
通过如此安装发光元件330,能够降低安装工序所残留的助焊剂产生的影响,其结果,能够提高本实施方式涉及的照明装置的可靠性。
I.点亮用的控制器
接着,说明用于点亮如上述的照明装置3F的控制器(电源供给部)。图41至图43是表示本发明的实施方式涉及的点亮用控制器800的电路结构的示意图。
参照图41,控制器800包括控制电路810、升压电路820、过电流检测电路830、恒定电流电路840及恒定电压电路850。控制电路810根据来自外部的输入信号对各电路提供控制信号,对照明装置3F(发光元件330)供给所要求的电流。另外,控制电路810将表示当前的电流供给状态等的信号输出至外部。
升压电路820将输入电压(24V)变换为预先指定的电压后输出。该升压电路820对于串联配置于输入节点与接地节点之间的晶体管(典型地,场效应晶体管(FET:Field Effective Transistor))发送指令值,该指令值与从基准电位产生电路应当输出的电压相对应。
过电流检测电路830是为了使连接的发光元件330中不会流过过大的电流而进行限制的电路。具体而言,在电流的供给路上插入电阻元件,过电流检测电路830将供给电流流过该电阻元件所产生的电位差发送至晶体管的基极-射极之间。若在该电阻元件的两端产生超过预先规定的阈值的电压,则晶体管变为导通状态,该晶体管的状态变化被传送至控制电路810。控制电路810对来自该过电流检测电路830的信号做出响应,停止或暂时切断控制器800的电流供给。
恒定电流电路840对所连接的发光元件330供给预先规定的规定值的电流。图41所示的恒定电流电路840能够进行两个系统(1ch和2ch:第一通道和第二通道)的供电。并且,在恒定电流电路840中,并联连接有用于控制电流的晶体管(典型地为FET),以便能够在各系统中对更多的发光元件330组供给电流。即,在1ch(第一通道)上并联连接有定电流驱动器841a和841b,在2ch(第二通道)上并联连接有定电流驱动器842a和842b。
这些恒定电流电路840中流有与来自FET驱动器860的指令相对应的电流值。用于驱动该FET驱动器860的电力由恒定电压电路850供给。恒定电压电路850按照来自控制电路810的指令信号,使控制电压(1.5V)降低到所指定的电压并输出至FET驱动器860。
如上所述,本实施方式涉及的控制器800能够在两个系统中输出用于驱动发光元件330的电流。因此,如图41所示,能够分别独立地驱动各自串联连接有四个发光元件330的刚柔结合基板300。发光元件330串联连接依赖于发光元件330的正向电压,只能够串联连接特定数目的发光元件330,该特定数目是指,该发光元件330的正向电压的总计值未超过能够从控制器800输出的电压值的数目。
例如,图42示出了分别驱动两个串联连接有八个发光元件330的刚柔结合基板300的例子。在同时驱动更多的发光元件330时,可以如图43所示那样,在一个刚柔结合基板300中,安装多个发光元件串(String),该发光元件串是串联连接了上限值以下数目的发光元件330的串。另外,此时,为了抑制在各列中流动的电流的不均衡(unbalance),优选预先在各列中插入控制电阻321。
如上所述,通过串联连接多个发光元件330并对流过发光元件330的电流大小进行控制,以此能够恰当地控制各发光元件330产生的亮度。其结果,即使构成了环状的照明装置3F时,也能够抑制局部性地亮度不匀的产生等。
J.优点
根据本实施方式涉及的制造方法,利用共用的具有图案的基板,能够制造出多种多样的照明装置。即,根据要制造的照明装置的尺寸、规格,将基板切断成需要长度的基板片,并且成型为规定的形状,以此能够实现具有任意的尺寸、形状的照明装置。这样,因为只要准备通用的基板即可,所以能够在抑制制造成本的情况下提出与照明视场及照明距离相关的变更(产品组)。
另外,根据本实施方式涉及的制造方法,使基板片的共用部分成型,并且在个别部分安装发光元件。因此,无需使安装有发光元件的个别部分变形,所以不会对发光元件产生物理性的应力。因此,在制造时不会对发光元件施加应力,能够提高照明装置的品质。即,能够提高制造出的照明装置的可靠性。
根据本实施方式,通过设置于基体100侧的保持部110,能够分别对每个透镜200和安装有与其对应的发光元件330的单元基板320进行定位及固定。这样,能够以框体为基准来安装照射光所需的光学零件,所以能够提高可靠性,并且能够维持光学的精度。
根据本实施方式,通过设置于基体100侧的保持部110,能够将透镜200和单元基板320这两者大致固定,所以能够使得用于从背面侧固定这些光学零件的结构简化。由此,能够减少零件件数从而降低成本,并且能够削减装配工序数。并且,通过减少装配工序数,也能够提高可靠性。
根据本实施方式,对设置于基体100侧的保持部110进行限制,即,限制其向透镜200的照射面移动,所以能够排除透镜200向工件等方向下降的可能性。就该意义而言,也能够提高可靠性。
根据本实施方式,在由相对较硬材质形成的物体(刚体)构成的单元基板320上安装发光元件330,并且使与单元基板320连接而且由相对较柔软材质构成的柔性基板340形成为同心圆状,以此来定位发光元件330。因此,能够抑制对发光元件330施加机械性的应力。
本次所公开的实施方式应当认为是在全部方面的例示而不是限制。本发明的范围不是由上述的说明表示,而是由权利要求书表示,意在包括在与权利要求书均等的意味和范围内的所有变更。
Claims (5)
1.一种照明装置,对安装有多个发光元件的印刷电路基板片进行成形而成,其特征在于,
所述印刷电路基板片包括:
第一部分,其具有在第一方向上延伸的形状,并且具有可挠性,
多个第二部分,由比所述第一部分更硬的材质形成,并且每个所述第二部分在与所述第一方向不同的方向上延伸;
在每个所述第二部分上至少安装有一个发光元件;
所述印刷电路基板片还包括布线,该布线在所述第一部分和多个所述第二部分上将所述多个发光元件连接起来;
所述第一部分根据所述照明装置而成型为预定形状,
每个所述第二部分根据所安装的发光元件的照射方向而被定位。
2.根据权利要求1记载的照明装置,其特征在于,
所述第一部分沿着所述第一方向形成为环形形状;
各个所述第二部分向与由所述第一部分限定的环形垂直的轴向弯折。
3.根据权利要求2记载的照明装置,其特征在于,在所述第二部分与所述第一部分的连接部处进行弯折。
4.根据权利要求1记载的照明装置,其特征在于,所述第二部分安装有芯片LED。
5.根据权利要求1记载的照明装置,其特征在于,所述第二部分由环氧玻璃形成。
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