JP2008286716A - Led illuminator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、LED(発光ダイオード)照明装置に関するものであり、特に、製品検査等に好適なLED照明装置に関するものである。 The present invention relates to an LED (light emitting diode) illumination device, and particularly to an LED illumination device suitable for product inspection and the like.
従来、カメラによって製品の画像を取り込んで、製品の傷や印刷された文字等を識別する場合に、照明光の照射角度によって傷や文字と背景とのコントラストが大きく変化することが知られている。そして、製品の表面の材質や仕上げの方法などによって、例えば傷や文字と背景とのコントラストが最大となる最適な照射角度は異なる。そこで、製品検査等のために、例えばLEDを使用し、広い角度に照明光を照射することができる照明装置が提案されている。 Conventionally, when a product image is captured by a camera and a product scratch or printed character is identified, it is known that the contrast between the scratch or the character and the background changes greatly depending on the illumination light irradiation angle. . The optimum irradiation angle at which the contrast between the scratch or character and the background is maximized differs depending on the material of the surface of the product and the finishing method. Therefore, for product inspection and the like, there has been proposed an illumination device that can illuminate illumination light at a wide angle using, for example, an LED.
下記の特許文献1には、本発明者が先に出願したLED照明装置が記載されている。LED照明装置は、光軸が照明装置の中心軸方向に傾斜して配置された複数のLEDと、LEDの前面に配置され、LEDの中心からレンズの中心へ延びる軸が照明装置の中心軸側に傾斜しているレンズとを備えている。必要な領域に光を効率良く照射することができるので、従来よりも照度が上がる。
上記した従来のLED照明装置においては、明るい光の照射角度の範囲が狭く、かつ試料からの距離が離れると全体に暗くなるという問題点があった。従って、検出対象が替わった場合には検査対象に合ったLED照明装置に交換するか、あるいはLED照明装置の位置を変更する必要があり、面倒であった。
本発明は、上記した課題を解決し、光の照射角度の広い範囲をカバーし、かつより明るいLED照明装置を提供することを目的とする。
The above-described conventional LED illumination device has a problem that the range of the bright light irradiation angle is narrow and the entire image becomes dark as the distance from the sample increases. Therefore, when the detection target is changed, it is necessary to replace the LED lighting device suitable for the inspection target or change the position of the LED lighting device, which is troublesome.
An object of the present invention is to solve the above-described problems and to provide a brighter LED illumination device that covers a wide range of light irradiation angles.
本発明のLED照明装置は、全体が中央部に開口部を備えたドーナツ状であり、中心軸に垂直な一方の面、および前記一方の面と続く、前記開口部を形成する内側円筒の下部面が開放されているケースと、前記ケースの内部に装着され、前記ケースの中心軸方向に光を照射する複数のLED素子が装着され、中央部に開口部を備えた円盤状の印刷配線基板と、前記ケースの開放面に嵌合して前記ケースの中心軸と平行に移動可能であり、前記複数のLED素子と前記ケースの中心軸の間に配置され、前記複数のLED素子側の面は断面が円弧状である略ドーナツ状のレンズとを備えたことを主要な特徴とする。 The LED lighting device of the present invention is generally donut-shaped with an opening at the center, one surface perpendicular to the central axis, and the lower part of the inner cylinder that forms the opening that follows the one surface Disc-shaped printed wiring board having a case with an open surface, a plurality of LED elements that are mounted inside the case and that irradiate light in the central axis direction of the case, and that has an opening at the center And can be moved parallel to the central axis of the case by fitting to the open surface of the case, and disposed between the plurality of LED elements and the central axis of the case, and the surface on the side of the plurality of LED elements Is characterized by comprising a substantially donut-shaped lens having a circular cross section.
また、前記したLED照明装置において、前記レンズの前記ケースの中心軸側の面が円錐の側面形状である点にも特徴がある。 Moreover, the above-described LED illumination device is characterized in that the surface of the lens on the central axis side of the case has a conical side surface shape.
本発明のLED照明装置は上記したような特徴によって、以下のような効果がある。
(1)レンズを移動可能とすることにより、従来の照明装置より光の照射角度の広い範囲をカバーすることができる。従って、検査ごとに照明装置を交換する必要が無く、1つのLED照明装置で多様な検査が可能となる。
(2)レンズを移動可能とすることにより、LED照明装置自体の上下位置の調整が不要になるか、あるいは調整範囲が従来よりも少なくて済む。
(3)レンズを移動可能とすることにより、従来よりもLED照明装置自体を試料の近くに配置して照明することができ、従来よりも明るい照明が可能となる。
(4)特殊形状のレンズを使用することにより、従来よりも明るく、かつむらの無い照明が可能となる。
The LED lighting device of the present invention has the following effects due to the above-described features.
(1) By making the lens movable, it is possible to cover a wider range of light irradiation angles than the conventional illumination device. Therefore, it is not necessary to replace the illumination device for each inspection, and various inspections can be performed with one LED illumination device.
(2) By making the lens movable, it is not necessary to adjust the vertical position of the LED illuminating device itself, or the adjustment range may be smaller than in the past.
(3) By making the lens movable, it is possible to illuminate the LED illuminating device itself by placing it closer to the sample than before, and illumination that is brighter than before can be achieved.
(4) By using a lens having a special shape, illumination that is brighter and more uniform than before can be achieved.
以下実施例について図面を参照して説明する。 Embodiments will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明のLED照明装置の実施例の構成を示す平面図および断面図である。本発明のLED照明装置は、大きく分けてケース10、複数のLED12を備えた印刷配線基板13、移動可能なレンズ11からなる。
FIG. 1 is a plan view and a cross-sectional view showing a configuration of an embodiment of an LED lighting device of the present invention. The LED lighting device of the present invention is roughly composed of a
ケース10は、全体が中央部に開口部14を備えたドーナツ状であり、ケースの中心軸16に垂直な一方の面(図1断面図においては下面)およびこの一方の面と続く、開口部14を形成する内側円筒部17の下部面が開放されている。従って、ケース10は上部の円盤部と外側円筒部18、内側円筒部17を組み合わせた形状であり、ケースの断面は略J字を上下反転させた形状となっている。
The
ケース10は放熱効果を得るため例えばアルミニウム等の金属により一体に形成されている。ケース10は、例えば上部の円盤部にネジを切った孔を設けることにより図示しない支持装置にネジで固定される。
The
LED素子12用の回路が形成されている印刷配線基板13は、例えば絶縁用のシートを挟んで図示しないネジあるいは接着剤等によってケース10の内部に固着されている。
The printed
図4は、印刷配線基板13の構成を示す平面図である。印刷配線基板13は中央部に開口部を備えた円盤(リング)形状であり、基板上には、図4に示すように、複数のLED素子12が、ケースの中心軸16の方向であり、かつ図1の断面図の水平方向=基板13と並行な方向に光を照射するように装着されている。印刷配線基板13は後述するLED駆動装置40とリード線22で接続されている。
FIG. 4 is a plan view showing the configuration of the printed
LED素子12は、照明むらを減少させるため、およびLEDの配置密度を高めるために1つおきに基板13からの高さを変えて装着してある。LED素子12は例えば砲弾型のレンズを備えた白色LED素子であってもよい。このようなLED素子は市販されている。
The
レンズ11は、例えば透明な樹脂製であり、全体がケースと同様の略ドーナツ状である。レンズ11は、複数のLED素子12とケース10の中心軸16の間に配置され、レンズ11のLED素子側の面は断面がほぼ半円の円弧状となっている。
The lens 11 is made of, for example, a transparent resin, and has a substantially donut shape as a whole as in the case. The lens 11 is disposed between the plurality of
レンズの断面の円弧の中心15は、ケース10の中心軸16からの距離がほぼ内側の円筒17と等しく、かつレンズ11を上部に移動させた場合にLED素子12の光軸の中心付近に位置する。レンズ11の断面の円弧の直径は中央部の開口部14のほぼ1/3程度である。また、レンズ11のケースの中心軸側の面は上部ほど径が小さい円錐の側面形状となっている。
The center 15 of the circular arc of the cross section of the lens is substantially equal to the
レンズ11のケース10側の端部にはレンズ内部円筒部19が一体に形成されており、またレンズ11のケース10と反対側の端部には中心軸16に対して垂直なレンズ円盤部20が一体に形成され、更にレンズ円盤部20の縁にはレンズ外部円筒部21が一体に形成されている。
A lens internal
そして、レンズ内部円筒部19はケースの内側円筒部17の中心軸16と反対側に摺動可能に嵌合し、またレンズ外部円筒部21はケースの外側円筒部18の内面に摺動可能に嵌合している。従って、レンズ11は、ケース10の中心軸16と平行に所定の長さだけ移動可能である。
The lens inner
図2は、本発明のLED照明装置においてレンズを移動した状態を示す断面図である。レンズのロック用のネジ26は、ケース10の外側円筒部18に設けられた中心軸16方向に長い長孔27を貫通して、レンズ外部円筒部21に設けられているネジ孔に嵌合している。レンズ11を移動させる場合には、まずネジ26を緩めてからレンズ11の位置を調整し、調整が完了した後に再びネジ26を締めてレンズ11をケース10に固着する。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which the lens is moved in the LED lighting device of the present invention. The
図2(a)はレンズ11をケース10方向に移動させた場合の配置を示している。LED素子12とレンズ11とが図2(a)に示すような位置にある場合には、LEDから照射された光はレンズ11によって、図2における水平に近い方向に集光されて試料25を照明する。
FIG. 2A shows an arrangement when the lens 11 is moved in the direction of the
図2(b)はレンズ11をケース10と反対方向に移動させた場合の配置を示している。LED素子12とレンズ11とが図2(b)に示すような位置にある場合には、LEDから照射された光はレンズ11によって、図2において斜め下方に集光されて試料25を照明する。いずれの場合でもLED素子12から照射された光がレンズ11によって集光されるので、照度が向上する。
FIG. 2B shows an arrangement when the lens 11 is moved in the direction opposite to the
図5は、本発明のLED照明装置およびLED駆動装置の回路を示す回路図である。印刷配線基板13においては、白色のLED素子を例えば3個直列接続した直列回路を複数回路並列に接続している。なお、直列接続するLEDの個数は任意である。LED駆動装置40は、可変定電流電源回路41および、外部からの制御信号あるいはボリューム等による手動設定に基づき、可変定電流電源回路41所望の電流値に制御する制御回路44からなる。
FIG. 5 is a circuit diagram showing circuits of the LED lighting device and the LED driving device of the present invention. In the printed
図3は、本発明のLED照明装置の実施例2の構成を示す断面図である。実施例1においては、LED素子12を中心軸16に向かって中心軸16と直角に装着する例を開示したが、この構成の場合には水平方向への照度は十分明るくなるが、照明角度が垂直に近くなるほど暗くなってしまうという課題がある。
そこで、実施例2においては、複数のLED素子30が、ケースの中心軸16の方向であり、かつ図3の断面図の斜め下方に向けて光を照射するように装着されている。このような構成にすることにより、照明角度が垂直に近い場合でも照度を明るくすることができる。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a second embodiment of the LED lighting device according to the present invention. In the first embodiment, an example in which the
Therefore, in Example 2, the plurality of
以上実施例を開示したが、本発明には以下のような変形例も考えられる。実施例においては、レンズは透明な材質で形成する例を開示したが、レンズに光拡散手段を設けてもよい。光拡散手段としては、例えばレンズの表面あるいは裏面のどちらか一方、あるいは双方にサンドブラスト加工等を施し、表面で光が乱反射するようにする。あるいはレンズの表面あるいは裏面のどちらか一方、あるいは双方に光拡散シートを貼り付けてもよい。また、レンズ11の材質を例えば乳白色などの光を拡散する樹脂で形成してもよい。更に、LED素子12とレンズ11の間の空間に例えば光を拡散する樹脂でできた光拡散板を配置してもよい。光拡散手段を設けることにより、照度むらが減少する。
Although the embodiments have been disclosed above, the present invention can be modified as follows. In the embodiment, an example in which the lens is formed of a transparent material has been disclosed. However, the lens may be provided with a light diffusing means. As the light diffusing means, for example, sandblasting or the like is applied to one or both of the front surface and the back surface of the lens so that the light is irregularly reflected on the front surface. Or you may affix a light-diffusion sheet on either the surface of a lens, a back surface, or both. The material of the lens 11 may be formed of a resin that diffuses light such as milky white. Furthermore, a light diffusion plate made of, for example, a resin that diffuses light may be disposed in the space between the
実施例においては、レンズ11のケースの中心軸側の面は、上部ほど径が小さい円錐の側面形状となっている例を開示したが、照射角度範囲によっては、レンズ11のケースの中心軸側の面は円筒形状でもよく、また上部ほど径が大きい円錐の側面形状であってもよい。 In the embodiment, the surface on the central axis side of the case of the lens 11 is disclosed as a conical side surface shape having a smaller diameter toward the upper part. However, depending on the irradiation angle range, the central axis side of the case of the lens 11 is disclosed. The surface may be cylindrical, or may be a conical side surface having a larger diameter at the top.
本発明のLED照明装置は製品検査時等における照明に適用可能である。 The LED lighting device of the present invention can be applied to lighting at the time of product inspection or the like.
10…ケース
11…レンズ
12…LED素子
13…印刷配線基板
14…開口部
16…ケースの中心軸
22…リード線
25…試料
26…ロック用ネジ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記ケースの内部に装着され、前記ケースの中心軸方向に光を照射する複数のLED素子が装着され、中央部に開口部を備えた円盤状の印刷配線基板と、
前記ケースの開放面に嵌合して前記ケースの中心軸と平行に移動可能であり、前記複数のLED素子と前記ケースの中心軸の間に配置され、前記複数のLED素子側の面は断面が円弧状である略ドーナツ状のレンズと
を備えたことを特徴とするLED照明装置。 A case where the whole is substantially donut-shaped with an opening at the center, and one surface perpendicular to the central axis and the lower surface of the inner cylinder that forms the opening that continues to the one surface are open When,
A disk-shaped printed wiring board mounted inside the case, mounted with a plurality of LED elements that irradiate light in the central axis direction of the case, and having an opening at the center,
The open surface of the case is fitted and movable in parallel with the central axis of the case, and is disposed between the plurality of LED elements and the central axis of the case, and the surface on the side of the plurality of LED elements is a cross section. And a substantially donut-shaped lens having a circular arc shape.
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