JP2010027228A - 照明ユニット及びこれを用いた照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 容易に製造することができるとともに、放熱効率を高めることができる照明ユニット及びこれを用いた照明装置を提供すること。
【解決手段】 複数のプリント配線基板３と、プリント配線基板３に実装されたサイドビュー型の複数のＬＥＤ４と、複数のプリント配線基板３を支持するための支持手段５と、を備える。支持手段５は、相互に対向して配設された一対の外側支持プレート８ａ，８ｂと、一対の外側支持プレート８ａ，８ｂの間に所定間隔を空けて配設された内側支持プレート９と、を有している。内側支持プレート９の一側端部には、その他側端部方向に延びる複数のスリット１０が設けられ、複数のスリット１０の各々にはプリント配線基板３の他側端部が挿入支持され、一対の外側支持プレート８ａ，８ｂはそれぞれ複数のプリント配線基板３をそれらの長さ方向外側より支持する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば画像処理検査等においてワークを照明するために用いられる照明ユニット及びこれを用いた照明装置に関する。

従来より、液晶パネルや半導体等の工業製品の品質、例えば、ハンダ付けの不良や異物の付着等、あるいは飲料用缶に印字される製造日等の印字等を製造ライン上で検査する際に、ＣＣＤカメラ等による撮像を利用した画像処理検査が行われている。この画像処理検査においては、照明領域に配置されたワークを照明するための照明装置が用いられている。

上述の照明装置は、ケース部材と、ケース部材に取り付けられるリング状光源と、を備えている。リング状光源は、フレキシブルプリント配線基板と、フレキシブルプリント配線基板に実装された複数のＬＥＤと、を備えている（例えば、特許文献１参照）。

この照明装置は、例えば次のようにして製造される。フレキシブルプリント配線基板は切欠きを有するリング状に構成され、このフレキシブルプリント配線基板を平面状に保持した状態で、フレキシブルプリント配線基板の実装面にＬＥＤのリードをハンダ付けする。その後に、フレキシブルプリント配線基板の実装面が内側になるようにして、フレキシブルプリント配線基板を切頭円錐状に屈曲させてその両端部を相互に接合し、これにより複数のＬＥＤがフレキシブルプリント配線基板の切頭円錐凹面側に配設される。

特許第２９７５８９３号公報

しかしながら、上述した従来の照明装置では、次のような問題がある。フレキシブルプリント配線基板に対するＬＥＤの実装密度は比較的高いため、フレキシブルプリント配線基板を切頭円錐状に屈曲させるのは容易でなく、それ故に、照明装置を容易に製造することができないという問題がある。また、ＬＥＤが発光する際に発生する熱がケース部材内に籠もりやすくなり、放熱効率が低下するという問題がある。

本発明の目的は、容易に製造することができるとともに、放熱効率を高めることができる照明ユニット及びこれを用いた照明装置を提供することである。

本発明の請求項１に記載の照明ユニットでは、検査用ワークを照明するための照明装置に用いる照明ユニットであって、
複数のプリント配線基板と、前記プリント配線基板に実装された複数のＬＥＤと、前記複数のプリント配線基板を支持するための支持手段と、を備え、
前記ＬＥＤは、その実装面に対して実質上平行に発光する発光部を有するサイドビュー型のチップＬＥＤから構成され、前記複数のＬＥＤは、その各々の前記発光部が外側を向くようにして前記プリント配線基板の一側端部に並べて実装され、
前記支持手段は、相互に対向して配設された一対の外側支持プレートと、前記一対の外側支持プレートの間に所定間隔を空けて配設された内側支持プレートと、を有し、前記内側支持プレートの一側端部には、その他側端部方向に延びる複数のスリットが設けられ、前記複数のスリットの各々には前記プリント配線基板の他側端部が挿入支持され、前記一対の外側支持プレートはそれぞれ前記複数のプリント配線基板をそれらの長さ方向外側より支持することを特徴とする。

また、本発明の請求項２に記載の照明ユニットでは、前記照明ユニットを複数個環状に配置した際に、円環状に構成されるよう前記内側支持プレートの形状を円弧状に形成し、前記内側支持プレートに設けられた前記スリットは、円環状の略中心に向かう方向に設けられていることを特徴とする。

また、本発明の請求項３に記載の照明ユニットでは、前記一対の外側支持プレート及び前記内側支持プレートを相互に連結するための棒状の連結手段が設けられていることを特徴とする。

また、本発明の請求項４に記載の照明ユニットでは、前記プリント配線基板の両端部にはそれぞれ凹部又は凸部が設けられ、前記一対の外側支持プレートの各々の内面には、前記プリント配線基板の前記凹部又は凸部と相互に嵌合される凸部又は凹部が設けられていることを特徴とする。

また、本発明の請求項５に記載の照明装置では、請求項１〜４のいずれかに記載の照明ユニットを複数個環状に配置し、前記複数の照明ユニットにより囲まれた中央領域を前記複数のＬＥＤにて照明するように構成したことを特徴とする。

また、本発明の請求項６に記載の照明装置では、前記照明ユニット毎に前記ＬＥＤをそれぞれ独立して調光するための調光手段が設けられていることを特徴とする。

本発明の照明ユニットによれば、複数のプリント配線基板、一対の外側支持プレート及び内側支持プレートが格子状に組み合わされることにより製造されるので、従来のようにプリント配線基板を切頭円錐状に湾曲させるなどの複雑な製造工程を省略することができ、照明ユニットの製造を容易に行うことができる。また、隣接する一対のプリント配線基板の間には放熱空間が形成されるようになり、この放熱空間に外部の空気が流入することによって、ＬＥＤからの熱を効率良く放熱させることができる。

また、本発明の照明ユニットによれば、複数個の照明ユニットが円環状に構成されるよう内側支持プレートの形状を円弧状に形成し、内側支持プレートに設けられたスリットは、円環状の略中心に向かう方向に設けられているので、簡単な構成でもって環状の照明装置を得ることができる。

また、本発明の照明ユニットによれば、連結手段によって一対の外側支持プレート及び内側支持プレートを相互に連結することができ、照明ユニット全体の強度を高めることができる。

また、本発明の照明ユニットによれば、プリント配線基板の凹部又は凸部と一対の外側支持プレートの凸部又は凹部とを相互に嵌合することによって、複数のプリント配線基板を一対の外側支持プレートにより確実に支持することができる。

また、本発明の照明装置によれば、環状に配置した複数の照明ユニットにより囲まれた中央領域を複数のＬＥＤにて照明するように構成したので、従来のようにプリント配線基板を切頭円錐状に湾曲させるなどの複雑な製造工程を省略することができ、環状の照明装置を容易に製造することができる。また、隣接する一対のプリント配線基板の間には放熱空間が形成されるようになり、この放熱空間に外部の空気が流入することによって、ＬＥＤからの熱を効率良く放熱させることができる。

また、本発明の照明装置によれば、調光手段によって照明ユニット毎にＬＥＤがそれぞれ独立して調光されるので、ワークの所望の領域を照明することができる。例えば、ワークの外周面の全領域を画像処理検査するときには、全ての照明ユニットのＬＥＤを点灯させればよく、またワークの外周面の特定領域を画像処理検査するときには、この特定領域に対応する照明ユニットのＬＥＤのみを点灯させればよい。

以下、添付図面を参照して、本発明に従う照明ユニット及びこれを用いた照明装置の一実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態による照明ユニットを示す斜視図であり、図２は、図１の照明ユニットの分解斜視図であり、図３は、図１の照明ユニットを複数個用いた照明装置によりワークを照明する状態を示す概略断面図である。

図１及び図２を参照して、図示の照明ユニット２は後述する照明装置１の製造に用いられる。この照明ユニット２は、複数のプリント配線基板３と、プリント配線基板３に実装された複数のＬＥＤ４と、複数のプリント配線基板３を支持するための支持手段５と、を有している。以下、照明ユニット２の構成について詳細に説明する。

ＬＥＤ４は、その実装面（即ち、プリント配線基板３の片面）に対して実質上平行に発光される発光部６を有するサイドビュー型のチップＬＥＤから構成されている。この発光部６はＬＥＤ４の一側部に設けられており、発光部６からの光は光軸を中心に立体角状に拡がった配光をなし、その光の大部分は、光軸を中心とした所定範囲の立体角（即ち、有効発光角）内に放射される。また、ＬＥＤ４の下面には一対のリードフレーム部（図示せず）が設けられ、これら一対のリードフレーム部にそれぞれ所定の電力が供給されると、ＬＥＤ４が発光される。

プリント配線基板３はアルミニウムから形成され、横長のプレート状に構成されている。プリント配線基板３の両端部にはそれぞれ嵌合用の凹部７ａ，７ｂが設けられている。プリント配線基板３の片面には、配線パターン（図示せず）と、この配線パターンに電気的に接続された複数の電極パッド部（図示せず）及び一対の電極端子部（図示せず）とが設けられている。複数の電極パッド部は、プリント配線基板３の片面における一側端部に所定の間隔を置いて設けられており、複数の電極パッド部の各々にはＬＥＤ４のリードフレーム部がハンダ付けにより電気的に接続されている。これにより複数のＬＥＤ４は、それらの発光部６が外側を向くようにして、プリント配線基板３の片面における一側端部に並べて実装されている。また、一対の電極端子部にはそれぞれ、後述する点灯制御ユニット（図示せず）から延びる電力ケーブル（図示せず）の一端部が電気的に接続されている。

支持手段５は、相互に対向して配設された一対の外側支持プレート８ａ，８ｂと、一対の外側支持プレート８ａ，８ｂの間に所定間隔を空けて配設された複数（本実施形態では２個）の内側支持プレート９と、を有している。

内側支持プレート９は、照明ユニット２を８個環状に配置した際に、円環状に構成されるように中心角が約４５°の円弧状に構成されている。内側支持プレート９の内周面（即ち、一側端部）には、その他側端部方向に延びる複数のスリット１０が設けられている。このスリット１０は、内側支持プレート９の内周面により規定される円Ｃ（図３参照）の略中心を向く方向に設けられている。スリット１０には、プリント配線基板３の他側端部が着脱自在に挿通支持される。また、内側支持プレート９の両端部にはそれぞれ貫通孔１２が設けられている。

外側支持プレート８ａ，８ｂはそれぞれ中心角が約４５°の円弧状に構成されている。外側支持プレート８ａ，８ｂの内面にはそれぞれ、その一端から他端まで円弧状に延びる嵌合用の凸部１３ａ，１３ｂが設けられている。外側支持プレート８ａ，８ｂの両端部にはそれぞれ、内側支持プレート９の貫通孔１２に対応して貫通孔１４が設けられている。また、外側支持プレート８ａの内面には、ＬＥＤ４を点灯制御するための点灯制御ユニットが取り付けられている。外側支持プレート８ａ，８ｂの凸部１３ａ，１３ｂはそれぞれプリント配線基板３の凹部７ａ，７ｂに嵌合され、これによって、複数のプリント配線基板３は外側支持プレート８ａ，８ｂによってそれらの長さ方向外側より支持される。

また、本実施形態の照明ユニット２には、外側支持プレート８ａ，８ｂ及び内側支持プレート９を相互に連結するための連結手段が設けられている。この連結手段は、細長い棒状の連結部材１５から構成され、連結部材１５の一端部には外側に延びるネジ部１６が設けられ、その他端部にはネジ孔１７が設けられている。この連結部材１５は外側支持プレート８ａ，８ｂ及び内側支持プレート９の間にそれぞれ配設され、連結部材１５のネジ部１６が内側支持プレート９の貫通孔１２を通して隣接する連結部材１５のネジ孔１７に螺着されることにより、複数の連結部材１５が相互に連結される。また、図２において最上段に配設された連結部材１５のネジ部１６は、外側支持プレート８ａの貫通孔１４を通して外側に延びてナット１８に螺着されている。更に、図２において最下段に配設された連結部材１５のネジ孔１７には、固定用ネジ１９が外側支持プレート８ｂの貫通孔１４を通して螺着されている。

このようにして、複数のプリント配線基板３、外側支持プレート８ａ，８ｂ及び内側支持プレート９が格子状に組み合わされるようにして相互に連結される。なお、隣接する一対のプリント配線基板３の間には放熱空間２０が形成されている。

次に、図３を参照して、本実施形態の照明ユニット２を用いた照明装置１により検査用のワーク２１を照明する方法について説明する。上述した照明ユニット２を複数個（本実施形態では８個）用意し、これら複数の照明ユニット２を環状に並べて配置することにより照明装置１が構成される。これにより、複数の照明ユニット２は、それらのＬＥＤ４の発光部６が内側支持プレート９の内周面によって規定される円Ｃの中心部を向くようにして配置される。この照明装置１は、所定の厚みを有するワーク２１、例えば円柱状のガラスのインゴットを照明するのに適しており、上述のように配置された複数の照明ユニット２により囲まれた中央領域にワーク２１が載置される。外部の電力供給装置（図示せず）からの所定の電力が各照明ユニット２のＬＥＤ４にそれぞれ供給されるとＬＥＤ４が発光され、ＬＥＤ４からの光は、ワーク２１の外周面に向けて照射される。

ＬＥＤ４が発光する際に発生する熱は、次のようにして放熱される。ＬＥＤ４からの熱はプリント配線基板３に伝達され、このプリント配線基板３より放熱される。更に、プリント配線基板３に伝達された熱の一部は、外側支持プレート８ａ，８ｂ及び内側支持プレート９に伝達され、この外側支持プレート８ａ，８ｂ及び内側支持プレート９より放熱される。照明装置１の外部の空気が放熱空間２０に流入されると、この空気の流れにより、ＬＥＤ４からの熱を効率良く放熱させることができる。あるいは、冷却ファン装置（図示せず）からの冷風を放熱空間２０に送り込んで放熱させるようにしてもよい。

また、点灯制御ユニットは調光手段（図示せず）を備えており、この調光手段によって各照明ユニット２毎にＬＥＤ４をそれぞれ独立して調光することができる。例えば、ワーク２１の外周面の全領域を画像処理検査するときには、全ての照明ユニット２のＬＥＤ４を点灯させればよく、またワーク２１の外周面の特定領域を画像処理検査するときには、この特定領域に対応する照明ユニット２のＬＥＤ４のみを点灯させればよい。また、ワーク２１の形状が左右対称でない場合には、ワーク２１の外周面との離間距離の長い照明ユニット２のＬＥＤ４からの光の光量を大きく、ワーク２１の外周面との離間距離の短い照明ユニット２のＬＥＤ４からの光の光量を小さく調節することによって、ワーク２１の外周面を均一に照明することができる。

本実施形態の照明ユニット２及びこれを用いた照明装置１では、複数のプリント配線基板３、外側支持プレート８ａ，８ｂ及び内側支持プレート９を連結部材１５を用いて格子状に組み合わせることによって製造されるので、従来のようにプリント配線基板３を切頭円錐状に湾曲させるなどの複雑な製造工程を省略することができ、照明装置１及び照明ユニット２の製造をそれぞれ容易に行うことができる。

次に、図４及び図５を参照して、照明ユニット及びこれを用いた照明装置の他の実施形態について説明する。図４は、本発明の他の実施形態による照明ユニットを示す斜視図であり、図５は、図４の照明ユニットを複数個用いた照明装置によりワークを照明する状態を示す概略断面図である。なお、本実施形態において、上記実施形態と実質上同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。

本実施形態による照明ユニット２Ａでは、外側支持プレート８ａ’，８ｂ’及び内側支持プレート９Ａはそれぞれ矩形状に構成されている。この照明ユニット２Ａを断面矩形状のワーク２１Ａの四方にそれぞれ２個ずつ並べて配置することにより照明装置１Ａが構成され、ＬＥＤ４からの光によりワーク２１Ａの外周面を照明することができる。従って、本実施形態の照明ユニット２Ａ及び照明装置１Ａにおいても、上述したのと同様の作用効果が達成される。

以上、本発明に従う種々の照明ユニット及びこれを用いた照明装置の実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。

上記各実施形態では、照明ユニット２（２Ａ）は２個のプリント配線基板３を有するように構成したが、３個、４個又は５個以上のプリント配線基板３を有するように構成してもよく、ワーク２１（２１Ａ）の種類などに応じてその数は適宜設定することができる。

また、上記各実施形態では、内側支持プレート９（９Ａ）を２個設けるように構成したが、１個又は３個以上設けるように構成してもよい。
また、上記各実施形態では、プリント配線基板３に凹部７ａ，７ｂを設け、外側支持プレート８ａ，８ｂ（８ａ’，８ｂ’）に凸部１３ａ，１３ｂ（１３ａ’，１３ｂ’）を設けるように構成したが、これとは反対に、プリント配線基板３に凸部を設け、外側支持プレート８ａ，８ｂ（８ａ’，８ｂ’）に凹部を設けるように構成してもよい。かかる場合には、例えば、外側支持プレート８ａ，８ｂ（８ａ’，８ｂ’）の内面に凹部としてのスリットを設け、このスリットに凸部としてのプリント配線基板３の端部を挿入支持すればよい。

本発明の一実施形態による照明ユニットを示す斜視図である。 図１の照明ユニットの分解斜視図である。 図１の照明ユニットを複数個用いた照明装置によりワークを照明する状態を示す概略断面図である。 本発明の他の実施形態による照明ユニットを示す斜視図である。 図４の照明ユニットを複数個用いた照明装置によりワークを照明する状態を示す概略断面図である。

符号の説明

１，１Ａ 照明装置
２，２Ａ 照明ユニット
３ プリント配線基板
４ ＬＥＤ
５，５Ａ 支持手段
６ 発光部
７ａ，７ｂ 凹部
８ａ，８ｂ，８ａ’，８ｂ’ 外側支持プレート
９，９Ａ 内側支持プレート
１０，１０Ａ スリット
１３ａ，１３ｂ，１３ａ’，１３ｂ’ 凸部
１５ 連結部材
２１ ワーク

Claims (6)

1. 検査用ワークを照明するための照明装置に用いる照明ユニットであって、
   複数のプリント配線基板と、前記プリント配線基板に実装された複数のＬＥＤと、前記複数のプリント配線基板を支持するための支持手段と、を備え、
   前記ＬＥＤは、その実装面に対して実質上平行に発光する発光部を有するサイドビュー型のチップＬＥＤから構成され、前記複数のＬＥＤは、その各々の前記発光部が外側を向くようにして前記プリント配線基板の一側端部に並べて実装され、
   前記支持手段は、相互に対向して配設された一対の外側支持プレートと、前記一対の外側支持プレートの間に所定間隔を空けて配設された内側支持プレートと、を有し、前記内側支持プレートの一側端部には、その他側端部方向に延びる複数のスリットが設けられ、前記複数のスリットの各々には前記プリント配線基板の他側端部が挿入支持され、前記一対の外側支持プレートはそれぞれ前記複数のプリント配線基板をそれらの長さ方向外側より支持することを特徴とする照明ユニット。
2. 前記照明ユニットを複数個環状に配置した際に、円環状に構成されるよう前記内側支持プレートの形状を円弧状に形成し、前記内側支持プレートに設けられた前記スリットは、円環状の略中心に向かう方向に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の照明ユニット。
3. 前記一対の外側支持プレート及び前記内側支持プレートを相互に連結するための棒状の連結手段が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明ユニット。
4. 前記プリント配線基板の両端部にはそれぞれ凹部又は凸部が設けられ、前記一対の外側支持プレートの各々の内面には、前記プリント配線基板の前記凹部又は凸部と相互に嵌合される凸部又は凹部が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の照明ユニット。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の照明ユニットを複数個環状に配置し、前記複数の照明ユニットにより囲まれた中央領域を前記複数のＬＥＤにて照明するように構成したことを特徴とする照明装置。
6. 前記照明ユニット毎に前記ＬＥＤをそれぞれ独立して調光するための調光手段が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の照明装置。

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