JP2011210705A - 照明装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】コストを抑制しつつ仕様の異なる複数種類の照明装置を製造可能な製造方法を提供する。
【解決手段】基板10は、可撓性を有する共通部分10Aと、共通部分10Aに対して屈曲可能な複数のユニット14とを含み、共通部分10Aは、紙面横方向に延在するとともに、予め定められた間隔毎に配置されたパッド12を含む。本製造方法では、発光素子が実装される基板10を第1の方向に切断して基板片を作成し基板片に含まれる共通部分10Aを、製造すべき照明装置に応じて成型し、成型後の共通部分10Aに対する個別部分10Bの相対位置をそれぞれ位置決めし、基板片に含まれるパッド12へ電力を供給するための配線を形成する。
【選択図】図10

Description

本発明は、発光素子を有する照明装置およびそれを製造するための製造方法および照明装置に関する。特に、本発明は、画像を取得する際に撮像対象物を照らすためのリング形状の照明装置に関する。
FA(Factory Automation)分野などにおいては、各種の画像処理技術が利用されている。典型的には、検査対象物を撮像して得られた画像データに基づいて、検査対象物に印字されている文字を認識したり、検査対象物の表面におけるキズの有無などを検査したりする画像処理技術が広く実用化されている。
このような画像処理技術を用いて検査対象物に対する各種計測処理を行う場合には、検査対象物を表す画像を適切に取得する必要がある。そのため、撮像時に適切な照度を確保するために、検査対象物を照らすための照明装置が設けられることが多い。このような照明装置としては、低消費電力でかつ長寿命な発光素子(LED:Light Emitting Diode)を用いたものが実用化されている。
このような発光素子を用いた照明装置においては、従来の砲弾型のLEDに代えて、いわゆるチップLEDを用いる構成が採用されるようになっている。
たとえば、特開2002−184209号公報(特許文献1)には、所定の立体的な形状に保持されたフレキシブルプリント回路基板と、フレキシブルプリント回路基板に所定のパターンにしたがって直接装着された多数の発光ダイオード素子とを備えているLED照明装置が開示されている。
特開2002−83506号公報(特許文献2)には、フレキシブル基板とこのフレキシブル基板の一方の面に実装された複数の発光ダイオードとを有する発光部がケース内に配置された照明装置が開示されている。この照明装置においては、フレキシブル基板の発光ダイオードが実装されていない他方の面と本体部の内面とを互いに対面させてケース内に配置されている構成が採用される。
特開2000−269549号公報(特許文献3)には、細長い形状の被照明物に対して広い範囲にわたって均一な照明効果を得ることができる照明装置が開示されている。
特開2008−139708号公報(特許文献4)に開示されるリング型照明装置では、複数のLED列を同心円状に設けるとともに各LED列に対応させて複数の光学部材を同心円状に設け、各LED列によるワークへの照明態様が互いに異なるように構成する一方、各光学部材を連続させて一体構造とされている。これにより、複数種の対物レンズやワークに1台で対応することができる。
特開2009−146841号公報(特許文献5)に開示されるLED照明装置では、平坦なベース部に設けた位置決めピンを、複数のLEDが実装された平坦なLED基板に設けた貫通孔と、複数のレンズを保持する一体型のレンズホルダに設けた位置決めピン挿入穴とに挿入することにより、LED基板に対してレンズホルダが位置決めされる構造とされている。これにより、複数のLED個々に対して個々のレンズを位置決めすることができる。
特開2002−184209号公報 特開2002−83506号公報 特開2000−269549号公報 特開2008−139708号公報 特開2009−146841号公報
上述したようなFA分野における画像処理技術においては、多種多様な検査対象物を計測できることが必要である。たとえば、検査対象物としては、小型の電子部品から自動車などの完成品まで多岐に渡っている。そのため、照明装置についても、多種多様なアプリケーションに対応できるように、照明視野や照明距離(設置距離:Work Distance)についての多数のバリエーション(製品群)をラインナップすることが好ましい。
このような多数のバリエーション(製品群)をラインナップするためには、発光素子と光路制御のためのレンズとを組合せることが好ましい。
また、照明装置の形状としては、中心孔の周囲に発光素子を同心円状に配置したリング形状がよく採用されている。このようなリング形状を採用することで、ワークに対して光を均等に照射することができ、より適切な撮像が可能となる。
一方、このようなリング形状の照明装置においては、中心孔の軸上に位置するワークに向けて光を照射させることになる、各発光素子の光軸を中心孔の軸に対して傾斜するように取り付ける必要がある。
しかしながら、上述の特許文献1および2に記載の照明装置は、そもそもFA分野における画像処理に向けられたものではない。そのため、特許文献1に記載の照明装置において、照明視野や照明距離についての多数のバリエーションを用意するためには、製品群の数だけフレキシブル基板を用意する必要があり、コストアップの要因となるという課題がある。また、特許文献2に記載の照明装置においても同様の課題がある。
特許文献3に記載の照明装置では、リング形状の照明装置を実現することができない。
特許文献4に開示される照明装置では、視野およびワークディスタンスのバリエーションと同じ数だけレンズの種類を用意する必要があり、コストアップの要因になるという課題がある。また、特許文献5に開示される照明装置では、発光素子およびレンズを傾斜させることができないため、視野およびワークディスタンスについてとれるバリエーションには限りがある。また、レンズがレンズホルダに対して光照射面の側に配置されるため、レンズが落下してワークに向かう恐れがあり、FA用の視覚センサ用の照明装置としては不向きである。
そこで、本発明は、これらの問題を解決するためになされたものであり、その目的は、コストアップや信頼性低下を抑制しつつ仕様の異なる複数種類をラインナップできる、リング形状の照明装置を提供することである。また、発明の別の目的は、コストを抑制しつつ仕様の異なる複数種類の照明装置を製造可能な製造方法を提供することである。また、本発明のさらに別の目的は、コストを抑制しつつ仕様の異なる複数種類をラインナップできる照明装置を提供することである。
本発明のある局面によれば、複数の発光素子が実装された基板を成形して構成された照明装置を提供する。基板は、第1の方向に延びる形状を有し、かつ、可撓性を有する第1の部分と、第1の部分に比較してより硬い材質からなり、かつ、各々が第1の方向とは異なる方向に延びる複数の第2の部分とを含む。第2の部分の各々には、少なくとも1つの発光素子が実装される。基板はさらに、第1の部分および複数の第2の部分に亘って、複数の発光素子を接続する配線を含む。第1の部分は、照明装置に応じて予め定められた方向およびサイズに成型され、第2の部分の各々は、実装されている発光素子の照射方向に応じて位置決めされる。
好ましくは、第1の部分は、第1の方向に沿って同心円状に形成され、第2の部分の各々は、第1の部分が構成する同心円状の軸方向に折り曲げられる。
さらに好ましくは、第2の部分と第1の部分との接続部において折り曲げられる。
好ましくは、第2の部分は、チップLEDが実装される。
好ましくは、第2の部分は、ガラスエポキシからなる。
本発明の別の局面によれば、発光素子を有する照明装置を製造するための製造方法を提供する。本製造方法は、発光素子が実装される基板を第1の方向に切断して基板片を作成するステップを含む。基板は、可撓性を有する第1の部分と、当該第1の部分に対して屈曲可能な複数の第2の部分とを含み、第1の部分は、第1の方向に直交する第2の方向に延在するとともに、第2の方向の予め定められた間隔毎に配置されたパッドを含む。第2の部分の各々は、連続する2つのパッドの間で第1の部分に接続されるとともに、実装される発光素子の端子を対応する2つのパッドとそれぞれ電気的に接続するための配線を含む。本製造方法は、基板片に含まれる第1の部分を、製造すべき照明装置に応じて成型するステップと、成型後の第1の部分に対する第2の部分の相対位置をそれぞれ位置決めするステップと、基板片に含まれるパッドへ電力を供給するための配線を形成するステップとを含む。
好ましくは、基板片を作成するステップでは、製造すべき照明装置の形状に応じて切断長を変更する。
さらに好ましくは、基板片を作成するステップでは、パッドが存在する位置で第1の方向に基板を切断する。
さらに好ましくは、成型するステップでは、第1の部分をリング状に成型する。
好ましくは、第1および第2の部分は、いずれもフレキシブルプリント基板である。
好ましくは、第1の部分は、フレキシブルプリント基板であり、第2の部分は、ガラスエポキシ基板を含む。
好ましくは、基板片を作成するステップでは、複数の基板片を作成し、成型するステップでは、作成された複数の基板片に含まれる第1の部分をそれぞれ成型する。本製造方法は、成型後の複数の基板片を予め定められた位置関係で固定するステップをさらに含む。
好ましくは、第2の部分では、配線が複数の発光素子を直列的に実装可能に形成されるとともに、直列的に接続される途中に位置する発光素子と対応するパッドとの間をバイパスするための配線が形成されており、基板片を作成するステップでは、基板を第1の方向に切断した後、切断により得られた基板片に含まれる第2の部分の一部を第2の方向に切断し、切断された配線を対応のパッドと電気的に接続する。
本発明のさらに別の局面によれば、発光素子からなる照明装置を提供する。本照明装置は、発光素子が実装されるとともに当該発光素子と電気的に接続されるパッドを有する基板片と、パッドへ電力を供給するための回路とを含む。基板片は、可撓性を有する第1の部分と、当該第1の部分に対して屈曲可能な複数の第2の部分とを含む基板を第1の方向に切断したものである。第1の部分は、第1の方向に直交する第2の方向に延在するとともに、第2の方向の予め定められた間隔毎に配置されたパッドを含む。第2の部分の各々は、連続する2つのパッドの間で第1の部分に接続されるとともに、実装される発光素子の端子を対応する2つのパッドとそれぞれ電気的に接続するための配線を含む。第1の部分は、照明装置に応じて成型されている。第2の部分は、第1の部分に対して発光素子の照射方向に応じて位置決めされている。
好ましくは、第1の部分に対して第2の部分の相対位置を変更可能な手段をさらに含む。
本発明によれば、コストを抑制しつつ仕様の異なる複数種類の照明装置を提供することができる。
本実施の形態に係る照明装置を利用した視覚センサシステムの概要を示す模式図である。 本実施の形態に係る照明装置の外観を示す図である。 本実施の形態に係る照明装置の外観を示す図である。 本実施の形態に係る照明装置の外観を示す図である。 本実施の形態に係る照明装置の外観を示す図である。 本実施の形態に係る照明装置の外観を示す図である。 本実施の形態に係る照明装置の外観を示す図である。 本実施の形態に係る照明装置の外観を示す図である。 本実施の形態に係る照明装置の外観を示す図である。 本実施の形態に係る照明装置を製造するための基板を示す模式図である。 本実施の形態に係る照明装置を製造するための別形態の基板を示す模式図である。 本実施の形態に係る照明装置の製造プロセスを説明するための図である。 本実施の形態に係る照明装置の製造プロセスを説明するための図である。 本実施の形態に係る照明装置の製造プロセスを説明するための図である。 本実施の形態に係る照明装置の製造プロセスを説明するための図である。 本実施の形態に係る製造方法を用いて製造されるダイレクトリング型の照明装置を説明するための図である。 本実施の形態に係る製造方法を用いて製造される照明強度をより高めたダイレクトリング型の照明装置を説明するための図である。 本実施の形態に係る製造方法を用いてより照明範囲を調整したダイレクトリング型の照明装置を説明するための図である。 本実施の形態に係る製造方法を用いて製造されるより照明範囲を変更可能なダイレクトリング型の照明装置を説明するための図である。 本実施の形態に係る製造方法を用いて製造される照明強度を均一化したダイレクトリング型の照明装置を説明するための図である。 本実施の形態に係る製造方法を用いて製造されるカメラへの迷光を低減したダイレクトリング型の照明装置を説明するための図である。 本実施の形態に係る製造方法を用いて製造されるドーム型の照明装置を説明するための図である。 本実施の形態に係る製造方法を用いて製造される角型斜光式の照明装置を説明するための図である。 本実施の形態に係る製造方法を用いてバー/ライン型の照明装置を製造するプロセスを説明するための図である。 本実施の形態に係る製造方法を用いて直下式の照明装置を製造するプロセスを説明するための図である。 本実施の形態に係る照明装置を製造するための別形態の基板を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置の分解斜視図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置のリジッドフレキシブル基板の構成について説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置のリジッドフレキシブル基板に対する給電方法を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置のリジッドフレキシブル基板に装着される補助固定部材を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置のリジッドフレキシブル基板における配線パターンの例を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置のリジッドフレキシブル基板における配線パターンの例を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置のリジッドフレキシブル基板の変形例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置のリジッドフレキシブル基板の変形例に装着される補助固定部材を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置のリジッドフレキシブル基板の変形例における配線パターンの例を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置のリジッドフレキシブル基板の変形例における配線パターンの例を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置のリジッドフレキシブル基板の変形例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置のリジッドフレキシブル基板の変形例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置のリジッドフレキシブル基板の変形例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置の発光素子の実装例を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る点灯用のコントローラの回路構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係る点灯用のコントローラの回路構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係る点灯用のコントローラの回路構成を示す模式図である。
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。
《A.概要》
本実施の形態に係る照明装置を製造するための製造方法は、発光素子が実装される共通の基板を用いて、サイズや仕様の異なる複数種類の照明装置を製造するものである。典型的には、後述するように、基板はリールに巻取られた状態となっており、製造プロセスにおいては、製造すべき照明装置の大きさや仕様などに応じて、必要な長さに切断して基板片を作成し、当該基板片を用いて照明装置を製造する。
これにより、共通の基板を用いて、照明視野や照明距離についての多数のバリエーション(製品群)をラインナップすることができる。
《B.全体構造》
図1は、本実施の形態に係る照明装置を利用した視覚センサシステムSYSの概要を示す模式図である。図1を参照して、視覚センサシステムSYSは、典型的には、生産ラインなどに組込まれて検査対象物(以下、「ワーク」とも称す。)Wを撮像して得られる画像に基づいて、文字認識やキズ検査といった処理(以下、「計測処理」とも称す。)を実行する。
より具体的には、視覚センサシステムSYSは、画像処理装置1と、画像処理装置1に接続されたカメラ2と、カメラ2の視野範囲およびその近傍を照明するための照明装置3(以下の説明では、実施の形態の別に照明装置3A〜3Hを例示する)とを含む。カメラ2は、生産ライン4上を搬送されるワークWを適切なタイミングで撮像して画像データを生成し、この生成した画像データを画像処理装置1へ出力する。
画像処理装置1は、CPU(Central Processing Unit)やメモリなどを含むコンピュータであり、図1に示す例においては、計測処理結果などを表示するためのディスプレイと一体的に形成されている。
本実施の形態に係る照明装置3は、LED(Light Emitting Diode)などの発光素子を光源とするものである。照明装置3の光源としてのLEDは、その形状および実装形態などの違いに応じて、砲弾型LED、表面実装型チップLED、ベアチップ実装型LEDなどを採用することができる。特に、本実施の形態に係る照明装置においては、表面実装型チップLEDまたはベアチップ実装型LEDを採用する場合に好適である。
なお、図1には、カメラ2の周囲にリング状(ドーナツ状)の照明装置を装着する構成を示すが、カメラ2の近傍に配置するような照明装置を採用することもできる。この場合、照明装置の形状(発光部分の外形や大きさなど)についても用途に応じて設計することができる。
《C.照明装置》
次に、本実施の形態に係る製造方法により製造可能な照明装置のラインナップについて説明する。図2〜図9は、本実施の形態に係る照明装置の外観を示す図である。
[c1.ダイレクトリング型]
図2には、本実施の形態に係る照明装置の一例として、ダイレクトリング型の照明装置3Aを示す。この照明装置3Aは、ボウル状であって、中心部に円状の空隙部30dが形成されている筐体30bの内面に複数の発光素子30aが配置されている。より具体的には、筐体30bの内面が中心部に向けて傾斜して形成されており、この傾斜した内面の所定間隔で発光素子30aが整列配置される。空隙部30dは、図1に示すようにカメラ2を貫通して配置するための孔である。
これらの発光素子30aを点灯するための電力は、供給線30cによって供給される。なお、これらの発光素子30aの全体を一斉に点灯/消灯するように駆動することもできるが、中心部から外周に向かって順に配置される各円周上の発光素子30aをそれぞれ独立に駆動するようにしてもよい。すなわち、内周側に位置する円周上に配置される発光素子30aの一群と、外周側に位置する円周上に配置される発光素子30aの一群とをそれぞれ独立したタイミングで点灯/駆動することにより、ワークWをより適切に照明することができる。
[c2.ドーム型]
図3には、本実施の形態に係る照明装置の一例として、ドーム型の照明装置3Bを示す。この照明装置3Bにおいては、その内面がドーム(半球)状である筐体31bのドーム内下部(内面側の底部)に発光素子31aが配置されている。より具体的には、筐体31bのドーム内下部に発光素子31aを格納する格納空間31dが形成されており、この格納空間31dの全周にわたって発光素子31aが配置される。そして、発光素子31aから照射された光は、筐体31bの内面に形成された拡散反射面31eで拡散反射された後に、ワークへ照射される。これらの発光素子31aを点灯するための電力は、供給線31cによって供給される。
[c3.角型斜光式]
図4には、本実施の形態に係る照明装置の一例として、角型斜光式の照明装置3Cを示す。この照明装置3Cは、正方形の四隅を切り欠いた八角形のベースプレート32bに、当該正方形の4辺に相当する位置に発光素子32aが整列配置された発光部を配置したものである。ベースプレート32bの中心部には、略四角形状の空隙部32dが形成されている。この空隙部32dにカメラ2を貫通配置させて使用することもできる。
また、それぞれの発光部は、ベースプレート32bの中心部を向くように偏向配置される。これにより、各発光素子32aから照射される光をベースプレート32bの中心軸上に配置されるワークWへ照射することができる。
これらの発光素子32aを点灯するための電力は、供給線32cによって供給される。なお、これらの発光素子の全体を一斉に点灯/消灯するように駆動することもできるが、発光部の単位でそれぞれ独立に駆動するようにしてもよい。これにより、ワークWをより適切に照明することができる。
[c4.バー/ライン型]
図5には、本実施の形態に係る照明装置の一例として、バー/ライン型の照明装置3Dを示す。この照明装置3Dは、直方体の筐体33bの内部に複数の発光素子33aを所定方向に整列配置したものである。図5には、発光素子33aが3列にわたって整列配置された例を示すが、1列または2列であってもよいし、発光素子33aがより多くの列にわたって整列配置されてもよい。典型的には、このバー/ライン型の照明装置3Dは、その長手方向が生産ライン4の搬送方向と平行または垂直となるように配置される。
これらの発光素子33aを点灯するための電力は、供給線33cによって供給される。なお、これらの発光素子33aの全体を一斉に点灯/消灯するように駆動することもできるが、列単位でそれぞれ独立に駆動するようにしてもよい。これにより、ワークWをより適切に照明することができる。
[c5.直下式]
図6には、本実施の形態に係る照明装置の一例として、直下式の照明装置3Eを示す。この照明装置3Eは、略正方形の筐体34bの表面に複数の発光素子(図示しない)が整列配置された上で、拡散透過部34aが発光素子の発光面を覆うように配置されたものである。これにより、複数の発光素子から照射される光は、拡散透過部34aで拡散されて、ワークを照明する。これらの発光素子を点灯するための電力は、供給線34cによって供給される。
[c6.リング型]
図7には、本実施の形態に係る照明装置の一例として、8個のLEDを搭載したリング型の照明装置3Fを示す。ここで、図7(a)は、照明装置3Fの照射面側を表したものであり、図7(b)は、照明装置3Fの背面側を表したものである。
図7(a)および図7(b)に示すように、照明装置3Fは、全体としてリング形状を有する。より具体的には、照明装置3Fは、第1の筐体に対応するベース100と、第2の筐体に対応するケース500とを含む。後述するように、ベース100とケース500とは、スナップフィットなどによって互いに嵌合されることで、一体のリング形状として構成される。
ベース100の照射面には、複数のレンズ200が露出するように同心円状に配置されて装着される。このベース100の照射面は、ベース100およびケース500を貫通するように形成された中心孔700の中心軸に対して所定角度を有するように傾斜面として形成される。
ケース500内には、レンズ200の各々と対応付けて発光素子が実装されたユニット基板が配置されており、これらの発光素子に電力を供給するための電源ケーブル600がケース500の側面に形成された切欠部を通じて装着される。
図7には、照射面に8個のレンズが装着された照明装置3Fについて例示したが、これらの構成に代えて、より多くのレンズまたはより少ないレンズを装着した構成を採用することもできる。
図8(a)および図9(a)は、それぞれ照明装置3Gおよび3Hの照射面側を表したものであり、図8(b)および図9(b)は、照明装置3Gおよび3Hの背面側を表したものである。
図8に示すように、図7に示す照明装置3Fに比較して、より多くのレンズ200(および発光素子)を装着した構成を採用してもよい。図8に示す例では、基本的には、中心孔700Aの径は図7に示す照明装置3Fの中心孔700の径に比較して大きくなっている。但し、レンズ200については、図7に示す照明装置3Fにおいて用いられていたレンズ200と同じものを利用することができるものとする。
一方、図9に示すように、図7に示す照明装置3Fに比較して、より少ないレンズ200(および発光素子)を装着した構成を採用してもよい。図9に示す例では、基本的には、中心孔700Bの径は図7に示す照明装置3Fの中心孔700の径に比較して大きくなっている。但し、レンズ200については、図7に示す照明装置3Fにおいて用いられていたレンズ200と同じものを利用することができるものとする。
《D.基本構造》
次に、本実施の形態に係る照明装置を製造するための基本構造について説明する。
[d1.基本構造その1]
図10は、本実施の形態に係る照明装置を製造するための基板10を示す模式図である。図10を参照して、図10に示す基板10は、全体がいわゆるフレキシブルプリント基板(以下、「フレキシブル基板」とも称す。)であって、発光素子(LED)や発光素子に電力を供給するための配線などが形成される。より具体的には、基板10は、フィルム状の絶縁体(ベースフィルム)上に配線パターンを示す導体箔が形成された上に、さらに絶縁体で覆われている。
特に、基板10は、短辺方向の所定位置に長辺方向に沿って屈曲部16が形成される。すなわち、基板10は、この屈曲部16によりその間の相対的な位置関係が変化する、共通部分10Aと個別部分10Bとに区別することができる。なお、共通部分10Aおよび個別部分10Bは、いずれもフレキシブル基板からなる。
さらに、個別部分10Bにおいては、長辺方向の所定間隔毎に短辺方向に沿って分離部15が形成される。この分離部15により、個別部分10Bは、長辺方向の所定間隔毎にユニット14に分離される。言い換えれば、1つの共通部分10Aに短冊状のユニット14が複数連結されているとみなすこともできる。一例として、分離部15は、基板10上にミシン目(所定間隔で穴)を設けることで実現される。
各ユニット14には、光を発生するための発光素子13が1つ以上実装される。より具体的には、発光素子13は、表面実装またはベアチップ実装によりユニット14(個別部分10B)の所定位置に実装される。さらに、発光素子13の各々に対応付けてレンズが実装される場合もある。
一方、共通部分10Aは、各ユニット14に実装される発光素子13に対して電力を供給するための部材であり、長辺方向に沿って延びる電極が形成されているとともに、所定間隔毎に導電性のパッド12が形成される。このパッド12は、後述するように、任意の数のユニット14を一単位として分離した場合に、当該分離された基板片に対して電力を供給するための部分となる。そのため、各パッド12は、対応する分離部15の延長線上またはその近傍に配置される。
さらに、共通部分10Aと個別部分10Bの各々との間には、各個別部分10Bに実装される発光素子13と直列に接続される配線17が形成されている。すなわち、個別部分10Bの各々について見れば、配線17は、共通部分10Aの対応するパッド12と1番目の発光素子13との間を電気的に接続するとともに、隣接する発光素子13の間を順次直列的に接続する。そして、配線17は、最後の発光素子13を自ユニットに隣接するユニット14に対応するパッド12と電気的に接続する。
このような配線構造が採用されるため、基板10がいずれかの分離部15に沿って分離された場合であっても、各分離された基板片の両端にはパッド12がそれぞれ存在することになるとともに、2つのパッド12の間に所定の電圧を印加するだけで、その基板片に含まれるすべての発光素子13を駆動することができる。
上述のように、本実施の形態に係る基板10は、柔らかく、かつ、曲げることができる素材で構成される。さらに、基板10には、複数の発光素子13にわたって電力を供給することのできる配線が形成されている。そして、共通部分10Aと個別部分10Bとの間で折り曲げることができ、個別部分10Bは、少なくとも一方面に発光素子13を実行可能な短冊状のユニット14を構成する。個別部分10Bにおいては、同一の形状および構造をもった短冊状のユニット14が繰返し連続する構成を有する。
後述するように、共通部分10Aを目的の形状に成形することで、様々な形態の照明装置を製造することができる。なお、基板10は、典型的には、リールに巻取られた状態で取扱われ、必要な長さの単位で引出されて切断される。このような製造方法を採用することで、同一種類の照明装置を連続して製造する場合であっても、あるいは、多種多様な照明装置を製造する場合であっても、いずれにも対応することができる。また、本実施の形態に係る基板10は、隣接するユニット14間を分離するための分離部15の延長線上にパッド12が配置されるので、基板をいずれの長さで切断した場合であっても、ユニット14の倍数の単位である限りは、切断された共通部分10Aの両端側から電力を供給することができる。
[d2.基本構造その2]
図11は、本実施の形態に係る照明装置を製造するための別形態の基板20を示す模式図である。図11を参照して、基板20は、フレキシブル基板である共通部分20Aと、共通部分20Aと接続される個別部分20Bとからなる。個別部分20Bは、複数のユニット24を含み、ユニット24の各々には、光を発生するための発光素子(LED)23が1つ以上実装される。各ユニット24は、共通部分20Aの材質に比較してより硬い材質(典型的には、ガラスエポキシ基板)からなる。これにより、各ユニット24への発光素子23の実装をより容易化できる。なお、発光素子23は、表面実装またはベアチップ実装により、ユニット24(個別部分20B)の所定位置に実装される。さらに、発光素子23の各々に対応付けてレンズが実装される場合もある。
より具体的には、共通部分20Aは、T字状が連続するような平面形状を有しており、T字状部21の各々にユニット24を構成する基板が電気的および機械的に接合される。
基板20は、T字状部21の各々において、長辺方向に沿った屈曲部16が形成される。すなわち、共通部分20Aと個別部分20Bとの間の相対的な位置関係は、この屈曲部26を中心として変化させることができる。
共通部分20Aは、各ユニット24に実装される発光素子23に対して電力を供給するための部材であり、長辺方向に沿って延びる電極が形成されているとともに、隣接する2つのT字状部21の略中間位置に導電性のパッド22が形成される。このパッド22は、後述するように、任意の数のユニット24で分離した場合に、当該切離された基板片に対して電力を供給するための部分となる。
さらに、共通部分20Aと個別部分20Bの各々との間には、各個別部分20Bに実装される発光素子23と直列に接続される配線27が形成されている。この配線27は、図10に示す配線17と同様に、複数の発光素子23にわたって電力を供給する。
このような配線構造が採用されるため、基板20がいずれかのパッド22に沿って分離されることで、各分離された基板片の両端に生じる2つのパッド22の間に所定の電圧を印加するだけで、その基板片に含まれるすべての発光素子23を駆動することができる。
上述のように、本実施の形態に係る基板20の共通部分20Aは、柔らかく、かつ、曲げることができる素材で構成される。一方、基板20の個別部分20Bは、発光素子23の実装が容易なより硬い素材で構成される。そして、共通部分20Aと個別部分20Bとの間で折り曲げることができ、個別部分20Bは、少なくとも一方面に発光素子23が実行される短冊状のユニット24を構成する。これにより、共通部分20Aを目的の形状に成形することで、様々な形態の照明装置を製造することができる。
なお、基板20は、典型的には、リールに巻取られた状態で取扱われ、必要な長さの単位で引出されて切断される。このような製造方法を採用することで、同一種類の照明装置を連続して製造する場合であっても、あるいは、多種多様な照明装置を製造する場合であっても、対応することができる。
《E.製造プロセス》
図12〜図15は、本実施の形態に係る照明装置の製造プロセスを説明するための図である。特に、図12には、必要な基板片を作成する第1番目のプロセスを示し、図13には、作成された基板片を成型する第2番目のプロセスを示し、図14には、成型後の基板片を筐体に物理的に接続する第3番目のプロセスを示し、図15には、筐体に接続された成型後の基板片を電気的に接続する第4番目のプロセスを示す。なお、図12〜図15に示す例では、図10に示す基板10を用いて照明装置を製造する場合の製造プロセスを一例として示すが、図11に示す基板20を用いた場合にも同様の製造プロセスを採用することができる。
まず、図12に示すように、リールに巻取られた状態の基板10を所定速度で送出すとともに、ロボット7を用いて発光素子13(チップLED)を基板10の所定位置に順次実装する。そして、発光素子13が実装された後の基板10を、基板10の短辺方向に平行な刃を有する切断機8を用いて、製造される照明装置に応じた長さ(必要な数のユニット14)の単位で切断する。
すなわち、第1番目のプロセスにおいては、発光素子13が実装される基板10を第1の方向(短辺方向)に切断して基板片を作成する。なお、上述したように、基板10は、可撓性を有する第1の部分(共通部分10A)と、当該第1の部分に対して屈曲可能な複数の第2の部分(個別部分20B/ユニット14)とを含む。第1の部分(共通部分10A)は、第1の方向(短辺方向)に直交する第2の方向(長辺方向)に延在するとともに、第2の方向(長辺方向)の予め定められた間隔毎に配置されたパッドを含む。ユニット14の各々は、連続する2つのパッド12の間で第1の部分(共通部分)に接続されるとともに、実装される発光素子13の端子を対応する2つのパッド12とそれぞれ電気的に接続するための配線17を含む。
より具体的には、基板10は所定速度で送出されるので、切断機8の刃より紙面右側に必要な数のユニット14が存在するタイミングで、切断機8に指令を与えて切断する。このとき、基板10のいずれかの分離部15と切断機8の刃の位置とが一致するように、位置決め処理がなされる。より具体的には、まず、基板10に発光素子としてチップLEDを実装し、さらに、分離部15の位置で基板10を適切な長さに切断する。すなわち、製造すべき照明装置の形状に応じて切断長が変更される。
また、基板10は、パッド12が存在する位置で短辺方向に切断される。
なお、基板10の切断については、必ずしも自動化されている必要ではなく、手動で実現してもよい。
切断により生成された基板10の基板片は、図13に示すように、共通部分10Aを製造される照明装置に応じた形状に成型する。図13に示す例では、共通部分10Aを円状(リング状)に形成する例を示すが、その断面形状が多角形や楕円であってもよい。この共通部分10Aは、典型的には、フレキシブル基板であり、製造される照明装置に応じた形状に容易に成型することができる。
成型された基板10の基板片は、図14に示すように、筐体50に対して物理的に接続される。図14に示す筐体50は、図2に示すダイレクトリング型の照明装置などを製造する場合に用いられるものであり、その内面がボウル状に形成されるとともに、その中心部に円状の空隙部が形成されている。そして、成型された基板10の基板片は、筐体50の内面の傾斜部などに物理的に接合される。このとき、基板10の基板片と筐体50との間は、接着剤、ねじなどの係止部材、両者を挟み込むための補助部材などを用いて固定される。
すなわち、共通部分10Aが筐体50に固定されるとともに、共通部分10Aに対す個別部分10B(各ユニット14)の相対位置がそれぞれ位置決めされる。
基板10の基板片が筐体50に固定されると、筐体50の内部または近接した位置に配置された駆動回路基板と基板10の基板片との間を電気的に接続する。すなわち、基板10の基板片に含まれるパッド12へ電力を供給するための配線が形成される。
図15には、図14のXI−XI線断面図を示す。一例として、図15に示すように、筐体50内部の上側に発光素子13を点灯するための駆動回路基板52が配置されており、リード線56を通じて、駆動回路基板52と基板10の基板片にある一対のパッド12とを電気的にそれぞれ接続する。この駆動回路基板52は、円筒状に形成されるとともに、所定位置に発光素子を駆動するための駆動回路54(トランジスタなど)が実装されている。また、駆動回路基板52には、リード線58を通じて外部から電力が供給される。
なお、図15に示すように、発光素子13は、筐体50に装着した際に紙面下側を照射できる面に対応させて、基板10の基板片に実装される。また、筐体50の内部に駆動回路基板52が予め組込まれた状態で、基板10の基板片が筐体50に固定される例を示したが、筐体50の外部に駆動回路基板52を用意するとともに、当該外部の駆動回路基板52から基板10の基板片へ直接的に電力を供給するようにしてもよい。
基本的には、上述した図12〜図15に示すような手順で照明装置が製造される。このように、短冊状のユニットの各々に発光素子(チップLED)を実装するとともに、基板10の基板片に含まれる共通部分10Aのみを目的の形状に成型することで、照明装置を製造することができる。したがって、実装される発光素子(チップLED)に機械的なストレスを与えることなく、各種の複雑な形状の照明装置を実現することができる。
《F.適用例》
次に、上述のような製造方法を提供して製造される照明装置の一例について説明する。
[f1.ダイレクトリング形状]
図16は、本実施の形態に係る製造方法を用いて製造されるダイレクトリング型の照明装置を説明するための図である。すなわち、図16には、上述の図2に示すようなダイレクトリング型の照明装置3Aを製造する場合のプロセスの一例を示す。
図2に示すようなダイレクトリング型の照明装置は、連結されるカメラ2のサイズの視野範囲などに応じて、照明視野や照明距離についての多数のバリエーション(製品群)をラインナップする必要がある。本実施の形態に係る製造方法によれば、照明装置に用いる基板片の大きさ、すなわち、1つの基板片に含まれるユニット14の数を任意に設定することができ、かつ、基板片に含まれる共通部分10Aの形状についても任意の形状を採用できる。
そのため、図16(a)〜図16(c)に示すように、製造すべきダイレクトリング型の照明装置の空隙部における半径や、照射面の大きさ(面積)、照射角度などに応じて、基板片に含まれるユニット14の数や、共通部分10Aの形状(たとえば、リング状に形成する場合の半径など)を自由に変更することができる。
これにより、共通の基板10を用いて、様々なダイレクトリング型の照明装置を製造することができる。
(f1−1:照明強度調整)
図17は、本実施の形態に係る製造方法を用いて製造される照明強度をより高めたダイレクトリング型の照明装置を説明するための図である。特に、図17(a)には、成形された2つの基板片10−1および10−2の位置関係を示し、図17(b)には、本照明装置の照明範囲について示す。
図17(a)に示すように、複数(図17の例では、2個)の基板片10−1および10−2を同様の構造に形成した上で、2つの基板片10−1および10−2をそれぞれの発光素子13−1および13−2の照射位置が重ならないようにずらして配置することで、1つの基板片を用いる場合に比較して、照明強度を高めることができる。すなわち、基板片10−1および10−2は、共通の光軸上に、その間の相対角度を異ならせて配置される。
言い換えれば、共通の基板10から複数の基板片が作成されるとともに、それぞれの基板片がそれぞれ製造すべき照明装置に応じて成型される。さらに、成型後の複数の基板片が予め定められた位置関係で固定される。
図17(b)に示すように、基板片10−1および10−2はいずれも実質的に同一の形状に構成されるので、各基板片(発光素子)からの光が照射される範囲(照明範囲1および2)は、実質的に一致する。そのため、同一の筐体に2つの基板片を固定する(同一の光軸AX上に配列する)ことで、共通の照明範囲における照射強度を高めることができる。
(f1−2:照明範囲調整)
図18は、本実施の形態に係る製造方法を用いてより照明範囲を調整したダイレクトリング型の照明装置を説明するための図である。特に、図18(a)には、成形された2つの基板片10−1および10−2の位置関係を示し、図18(b)には、本照明装置の照明範囲について示す。
図18(a)に示すように、複数(図17の例では、2個)の基板片10−1および10−2を同様の構造に形成した上で、2つの基板片10−1および10−2を紙面上下方向にずらして配置することで、1つの基板片を用いる場合に比較して、照明範囲を拡大することができる。すなわち、基板片10−1および基板片10−2は、その間を所定距離だけ離して共通の光軸上に配置される。
言い換えれば、共通の基板10から複数の基板片が作成されるとともに、それぞれの基板片がそれぞれ製造すべき照明装置に応じて成型される。さらに、成型後の複数の基板片が予め定められた位置関係で固定される。
図18(b)に示すように、基板片10−1および10−2はいずれも実質的に同一の形状に構成されるので、各基板片に実装された発光素子からの光の照射角度は実質的に一致する。しかしながら、各基板片から被写体までの距離が異なるので、基板片10−1に実装された発光素子13−1が照らす照明範囲1は、光軸AXを中心としたより円状の範囲となる一方で、基板片10−2に実装された発光素子13−2が照らす照明範囲2は、光軸AXを中心とした同心円状(ドーナツ状)の範囲となる。そのため、同一の筐体に2つの基板片を固定することで、当該照明装置の照明範囲は、図18(b)に示す照明範囲1と照明範囲2との和に相当する範囲となる。すなわち、1つの基板片を用いる場合に比較して、その照明範囲を拡大することができる。
(f1−3:フォーカス機構)
図19は、本実施の形態に係る製造方法を用いて製造されるより照明範囲を変更可能なダイレクトリング型の照明装置を説明するための図である。特に、図19(a)には、本照明装置の構造を示し、図19(b)には、本照明装置の照明範囲について示す。
図19(a)に示すように、共通部分10Aをリング状に成形した基板10の基板片に対して、共通部分10Aと個別部分10Bとの間の相対的な位置関係を可変にするための機構(フォーカス機構)を追加する。すなわち、共通部分10Aに対して個別部分10Bの相対位置を変更可能な機構が付加される。
このようなフォーカス機構については、任意の構造を採用することができるが、たとえば、共通の軸上に沿って相対移動可能な2つの部材からなる筐体を用意し、一方の部材に共通部分10Aを固定するとともに、他方の部材に個別部分10Bを固定するような構成を採用することで、共通部分10Aに対する個別部分10Bの角度を変更することができる。このような共通部分10Aと個別部分10Bとの間の角度を変更することで、図19(b)に示すように、最も適切な照明強度が生じる範囲を変更することができる。
たとえば、共通部分10Aと個別部分10Bとの間が角度θ1である場合には、照明装置と被写体との間の距離がL1である場合に、ほぼ均一な照明強度の照明範囲を実現でき、共通部分10Aと個別部分10Bとの間が角度θ2である場合には、照明装置と被写体との間の距離がL2である場合に、ほぼ均一な照明強度の照明範囲を実現できる。すなわち、これらの距離L1,L2が照明装置の照明距離であり、共通部分10Aと個別部分10Bとの間の角度をθ1からθ2の範囲で変更することで、照明装置の照明距離をL1からL2の範囲で変更することができる。
(f1−4:照明強度均一化)
図20は、本実施の形態に係る製造方法を用いて製造される照明強度を均一化したダイレクトリング型の照明装置を説明するための図である。特に、図20(a)には、図20(a)には、本照明装置の構造を示し、図20(b)には、本照明装置の照明範囲について示す。
図20(a)に示す基板10の基板片においては、内側に実装される発光素子13−1および外側に実装される発光素子13−2として、それぞれ照射視野の異なるレンズ付きのLEDが用いられる。
より具体的には、内側の発光素子13−1には、照射視野が相対的に狭いLEDを採用するとともに、外側の発光素子13−2には、照射視野が相対的に広いLEDを採用する。このように照射視野を異ならせることで、照明範囲の照明強度を均一化できる。
たとえば、図20(b)に示すように、内側の発光素子13−1は、相対的に照明視野が狭いので、基板10の基板片の中心軸に対応する光軸AXを中心とするより狭い範囲を照明し、外側の発光素子13−2は、相対的に照明視野が広いので、基板10の基板片の中心軸に対応する光軸AXを中心とするより広い範囲を照明する。これにより、内側の発光素子13−1による照明範囲の外周側では照明強度が低下する可能性があるが、この照明強度の低下を外側の発光素子13−2からの照明光で補うことができる。そのため、照明範囲内の照明強度を均一化できる。
なお、上述のような任意の照明視野を有する発光素子については、たとえば、特開2002−94129号公報などを参照されたい。
(f1−5:迷光対策)
図21は、本実施の形態に係る製造方法を用いて製造されるカメラへの迷光を低減したダイレクトリング型の照明装置を説明するための図である。
上述した照明装置の例では、共通部分10Aに対する個別部分10Bの角度が鈍角となるように構成する構成について説明したが、共通部分10Aに対する個別部分10Bの角度を鋭角にすることで、照明装置が装着されるカメラ2への迷光を少なくすることができる。すなわち、図21に示すように、個別部分10Bに実装された発光素子13から照射される光は、共通部分10Aがあるので、カメラ2への直接的な入射が抑制される。
このような迷光を抑制することで、カメラ2の撮像により生成される画像データ内への照明光の写り込みや意図しないハレーションなどの発生を回避できる。
[f2.ドーム型]
図22は、本実施の形態に係る製造方法を用いて製造されるドーム型の照明装置を説明するための図である。すなわち、図22(a)には、1つの基板片を用いてドーム型の照明装置を製造するプロセスの例を示し、図22(b)には、複数の基板片を用いてドーム型の照明装置を製造するプロセスの例を示す。
図3に示すようなドーム型の照明装置を製造する場合に、その照射面が相対的に広く、かつ、曲率半径が相対的に小さくなる。そのため、図22(a)に示す構造では、各ユニット14をさらに屈曲させることで、より小さな曲率半径の照射面を実現し、図22(b)に示す構造では、複数のユニット14を立体的に配置することで、より小さな曲率半径の照射面を実現する。
より具体的には、図22(a)に示す照明装置においては、共通部分10Aと接続される個別部分10B(ユニット14)の各々において、発光素子が存在しない部分に屈曲部19が形成される。そして、各ユニット14をこの屈曲部19で屈曲させることで、それぞれの発光素子の照射方向を異ならせる。これにより、その内面からより均一な強度の照明光を照射することができる。
また、図22(b)に示す照明装置は、その共通部分がある半径となるように形成された基板片10−1と、基板片10−1の共通部分の半径より小さい半径となるように形成された基板片10−2とにより構成される。そして、基板片10−1と基板片10−2とを立体的に配置する。すなわち、基板片10−2は、そのユニット14−2が基板片10−1の中心部分の内側に位置するように配置される。このように2つの基板片を立体的に配置することで、それぞれ発光素子が実装されるユニット14−1および14−2を、内側のドーム形状に沿って配置することができる。
[f3.角型斜光式]
図23は、本実施の形態に係る製造方法を用いて製造される角型斜光式の照明装置を説明するための図である。
図23に示すように、角型斜光式の照明装置(図4参照)を製造する場合には、照明光を照射する方向の数(図23に示す例では、4方向)に応じて、基板片を用意する。このとき、上述したダイレクトリング型のように共通部分10Aを円状に形成する必要はなく、所定数のユニット14を含むような基板片を用意するとともに、直方形状の筐体の各面に基板片の共通部分を固定し、さらに、共通部分10Aに対する個別部分10Bの角度を目的の値に調整する。
したがって、角型斜光式の照明装置を製造する場合には、その大きさ(筐体サイズおよび照射面の長さ)に応じて、各基板片に含まれるユニット14の数を調整するとともに、各基板片において、共通部分10Aに対する個別部分10Bの角度を調整することで、目的の仕様を実現できる。
これにより、共通の基板10を用いて、様々な角型斜光式の照明装置を製造することができる。
[f4.バー/ライン型]
図24は、本実施の形態に係る製造方法を用いてバー/ライン型の照明装置を製造するプロセスを説明するための図である。
図24に示すように、バー/ライン型の照明装置(図5参照)を製造する場合には、照射面の大きさに応じた数のユニット14を含む基板片を用意する。このとき、上述したダイレクトリング型のように共通部分10Aを円状に形成する必要はなく、かつ、ユニット14間を分離する必要もない。基本的には、図12に示すように、リールに巻取られた状態の基板10を目的の長さで切断し、切断された基板片を筐体に固定するだけでよい。この場合、ユニット14の間を区切る分離部15(図10参照)は必要ないので、分離部15を形成しなくともよい。
このように、共通の基板10から切離す長さを調整することで、様々なバー/ライン型の照明装置を製造することができる。
[f5.直下式]
図25は、本実施の形態に係る製造方法を用いて直下式の照明装置を製造するプロセスを説明するための図である。
図6に示すような直下式の照明装置は、その照射面を相対的に大きくする必要がある。基板10の長辺方向の長さは任意に設定できるが、基板10の短辺方向の長さ(ユニット14において発光素子13が実装される範囲)が不十分となる場合も想定される。そこで、図25に示すように、複数の基板片を短辺方向に並べて配置することで、十分の照射面積を確保する。
すなわち、直下式の照明装置を製造する場合には、照射面の大きさに応じた数のユニット14をそれぞれ含む基板片10−1および10−2を用意する。そして、これらの並列配置された基板片10−1および10−2を筐体に実装することで、直下式の照明装置を製造できる。なお、基板片10−1と基板片10−2との重なり部分は、立体的に配置される。すなわち、両基板片の間に絶縁層などを配置した上で、一方の基板片を上側に配置し、他方の基板片を下側に配置する。これにより、より広い照射面を実現できる。
このように、共通の基板10から切離す長さを調整することで、様々な直下式の照明装置を製造することができる。
《G.列数可変構造》
次に、発光素子の列数を変更可能な基板の構造について説明する。すなわち、短冊状のユニットの長さを変更できるような基板構造を例示する。
図26は、本実施の形態に係る照明装置を製造するための別形態の基板を示す模式図である。特に、図26(a)には、基板30の基本構造を示し、図26(b)および図26(c)には、ユニットの長さを変更する処理を示し、図26(d)には、実装する発光素子を間引く処理を示す。
図26(a)を参照して、基板30の基本的な構造については、図10に示す基板10と同様である。すなわち、基板30は、フレキシブル基板などで構成される共通部分30Aと、発光素子33が実装される個別部分30B(ユニット34)とからなる。そして、共通部分30Aと個別部分30Bの各々との間には、各ユニット34に実装される発光素子33と直列に接続される配線37が形成されている。
特に、基板30においては、各ユニット34において2番目に位置する発光素子を電気的にバイパスするためのバイパス端子38が形成される。すなわち、バイパス端子38の各々は、対応するユニット34において、1番目に位置する発光素子の出側配線と2番目に位置する発光素子の出側配線とを短絡できるようになっている。ただし、当初の形成時には、電気的には非接続状態となっている。
言い換えれば、個別部分30B(ユニット34)では、配線37が複数の発光素子33を直列的に実装可能に形成されるとともに、直列的に接続される途中に位置する発光素子33と対応するパッド32との間をバイパスするための配線が形成される。
図26(b)に示すように、このような基板30の各ユニット34をバイパス端子38より先で切断する場合を考える。すなわち、上述したようなダイレクトリング型の照明装置のうち、より小型のものを製造する場合には、各ユニット34により少ない数の発光素子33を実装するだけでよい場合もある。
そこで、図26(b)に示すように各ユニット34の発光素子33が実装される部分を短くするとともに、図26(c)に示すように、各ユニット34のバイパス端子38に短絡部材39を追加する。これにより、各ユニット34の長さが短くされた場合であっても、パッド32と電気的に接続された配線37を通じて、それぞれのユニット34に実装される発光素子33に電力を供給できる。この短絡部材39は、ほぼ0Ωとみなすことのできる小さな抵抗値をもつ導電部材である。
すなわち、基板30を第1の方向(短辺方向)に切断した後、切断により得られた基板片に含まれる個別部分30B(ユニット34)の一部を第2の方向(長辺方向)に切断し、切断された配線を対応のパッド32と電気的に接続する。
さらに、図26(d)に示すように、発光素子33を実装する代わりに、短絡部材31を実装することで、発光素子33が実装される間隔を間引くことができる。すなわち、図26(d)に示す例では、発光素子33が実装されるユニット34は1個おきとなり、発光素子の実装密度は実質的に1/2となる。このように、短絡部材31を実装することで、基板片のピッチを実質的に調整することができる。
上述のように、図26に示す基板30を用いることで、発光素子33の実装密度を異ならせた複数種類の照明装置を製造することができる。
《H.基本構造その2をリング型に適用した構成》
次に、図11に示す基板(基本構造その2)を用いてリング型の照明装置を構成する場合の例について説明する。
[h1.全体構成]
図27は、本発明の実施の形態に係る照明装置3Fの分解斜視図である。
図27を参照して、照明装置3Fでは、リング形状のベース100の背面側から、レンズ200が装着される。ベース100のレンズ200が装着される窓部には、レンズ200を保持するとともに、ベース100の照射面(露出面)側へのレンズ200の移動を規制するための保持部が設けられる。
レンズ200の配置形状に対応付けて、同心円状に形成されたリジッドフレキシブル基板300が配置される。このリジッドフレキシブル基板300は、同心円状に配置された複数のレンズ200にそれぞれ対応付けられた発光素子が実装されたユニット基板を含む。このリジッドフレキシブル基板300には、電源ケーブル600を介して発光素子を駆動するための電力が供給される。
リジッドフレキシブル基板300とケース500との間には、リジッドフレキシブル基板300の発光素子で発生する熱を放熱させるための略円状の放熱シート400が介挿される。この放熱シート400は、弾性を有する素材で形成されており、ベース100とケース500との間の空間に挿入されるレンズ200およびリジッドフレキシブル基板300に対する緩衝材あるいは押付け部としても機能する。
ケース500には、そのベース100側の表面において、レンズ200と発光素子が実装されたユニット基板とからなる各セットを固定するための凸部が形成されている。
レンズ200の各々は、その配置位置において、その光軸がベース100の照射面に対して略垂直となるように位置決めされる。そのため、レンズ200の各々の光軸は、中心孔700の中心軸とは平行とはならず、照射面の傾斜角に対応する所定角度をもって保持される。すなわち、レンズ200の各々の光軸は、中心孔700の中心軸に対して非平行である。レンズ200の各々の光軸の間についても非平行である。
[h2:基板構成]
図28は、本発明の実施の形態に係る照明装置3Fのリジッドフレキシブル基板300の構成について説明するための図である。図27に示す照明装置3Fにより適した基板20として、図28に示すようなリジッドフレキシブル基板300を採用することが好ましい。
図28(a)は、製造直後のリジッドフレキシブル基板300について示す図であり、図28(b)は、ベース100に組み入れる前のリジッドフレキシブル基板300の状態を示す図である。図29は、本発明の実施の形態に係る照明装置3Fのリジッドフレキシブル基板300に対する給電方法を説明するための図である。
図28(a)を参照して、リジッドフレキシブル基板300は、ベース100に装着されるレンズ200の数に対応する数のユニット基板320−1〜320−8(これらを総称して「ユニット基板320」とも称す。)を含む。このユニット基板320−1〜320−8の各々は、上述したような位置決めおよび固定を行うために、相対的に硬い材質からなる物体(剛体)として構成される。具体的には、ユニット基板320−1〜320−8は、ガラスエポキシ基板からなる。
このガラスエポキシ基板(ユニット基板320−1〜320−8)の上に、光を発生するための発光素子330−1〜330−8(これらを総称して「発光素子330」とも称す。)がそれぞれ実装される。より具体的には、発光素子330は、表面実装またはベアチップ実装によりユニット基板320の所定位置に実装される。さらに、発光素子330の各々に対応付けてマイクロレンズが実装される場合もある。なお、各ユニット基板320に実装される発光素子の数は、複数であってもよく、照明装置3Fに要求される設計値(照射強度)などに応じて、適宜設定される。
ユニット基板320としてこのような剛体の基板を用いることで、前述のようにベース100に圧入固定しても基板が変形することがなく、発光素子をレンズに対して精度良く位置決めすることができる。
リジッドフレキシブル基板300は、ユニット基板320−1〜320−8(の上に実装される発光素子330−1〜330−8)の間を電気的に接続するためのフレキシブルプリント基板(以下、「フレキシブル基板」とも称す。)340を含む。このフレキシブル基板340には、発光素子330に電力を供給するための配線などが形成される。より具体的には、フレキシブル基板340は、フィルム状の絶縁体(ベースフィルム)上に配線パターンを示す導体箔が形成された上に、さらに絶縁体で覆われている。
すなわち、照明装置3Fには、複数のレンズ200の各々と対応付けて配置される第1の基板であるユニット基板320が組込まれる。ここで、ユニット基板320の各々には、少なくとも1つの発光素子が実装される。さらに、照明装置3Fには、第1の基板であるユニット基板320の間を電気的に接続するためのフレキシブル基板340が組込まれる。ここで、ユニット基板320は、剛体として構成され、フレキシブル基板340は、可撓性を有するように構成される。
このようなリジッドフレキシブル基板300は、図28(b)に示すように同心円状に形成した上で、ベース100に組み込まれる。すなわち、リジッドフレキシブル基板300のフレキシブル基板340では、複数のユニット基板320に亘って直線的に形成される部分340aと、部分340aからそれぞれのユニット基板320に分岐する部分340bとが一体的に構成される。直線的に形成される部分340aの破線で示す部分(図28(a)参照)で、フレキシブル基板340をそれぞれ折り曲げることで、図28(b)に示すように、フレキシブル基板340が亀甲形状に成形される。さらに、ユニット基板320に分岐する部分340bの破線で示す部分(図28(a)参照)で、フレキシブル基板340をそれぞれ外周側に折り曲げることで、フレキシブル基板340が構成する略円状(亀甲形状)が規定する平面に対して、ユニット基板320−1〜320−8が所定角度をもつように形成される。なお、フレキシブル基板340を屈曲させる場合には、ユニット基板320との関係で、図28(b)に示すような多角形形状となることが好ましい。この場合には、図28(a)の波線で示す部分については折り曲げを容易にさせるための加工をすることが好ましい。但し、フレキシブル基板340を円状に屈曲させてもよい。このような場合には、図28(a)の破線で示す部分で必ずしも折り曲げる必要はない。
ユニット基板320として剛体の基板を用いることで、図28(b)に示すようにフレキシブル基板340を屈曲させた状態であってもユニット基板320は変形しない。よってユニット基板320に表面実装される発光素子330には応力が加わらず、信頼性の低下を招かずにすむ。
このようにリジッドフレキシブル基板300では、フレキシブル基板340については、所定の平面形状をベース100の円周方向に沿って成形されており、ユニット基板320の各々は、フレキシブル基板340の対応する部分(複数のユニット基板320に亘って直線的に形成される部分340a)に対して、ベース100の保持部110に保持されるレンズ200の傾きに応じた角度に屈曲されている。すなわち、フレキシブル基板340は、複数の窓部102−1〜102−8の並びに沿って屈曲されている。
後述するように、フレキシブル基板340は、ユニット基板320−1〜320−8の上に実装される発光素子330−1〜330−8の間が直列接続されるように、配線パターンが形成されている。そのため、発光素子330を含むフレキシブル基板340によって形成される配線経路上の2点の間で給電することで、一群の発光素子330−1〜330−8を点灯駆動できる。
より具体的には、図29に示すように、リジッドフレキシブル基板300を構成するユニット基板320のうち、ベース100およびケース500を貫通して内部に導入される電源ケーブル600(電源ケーブル通し用凹部150)の近傍に位置する2つのユニット基板320の上に、コネクタ353および354をそれぞれ実装するとともに、このコネクタ353および354に、電源ケーブル600に含まれる+電極および一電極の配線601および602の端部に装着されたコネクタ351および352を接続する。
なお、コネクタ353および354は、ユニット基板320の長手方向および短手方向のいずれとも非平行な向きに設けられる。すなわち、電源ケーブル600からの配線601および602の取り回しがより容易化するように、コネクタ353および354に対して配線601および602がそれぞれ接続される向きが、電源ケーブル600の方向を向くように設定される。言い換えれば、フレキシブル基板340は、電源ケーブル600と電気的に接続するための一対のコネクタ353および354を含み、この一対のコネクタ353,354は、電源ケーブル600の導入位置に応じた向きに設けられる。
後述するように、点灯すべき発光素子330の数が多い場合には、所定数の直列接続された発光素子330を必要な数だけ並列接続するような構成を採用することもできる。
また、各ユニット基板320の発光素子330が実装されない側の面には、発光素子330を駆動するための回路部品358が実装される。すなわち、各ユニット基板320においては、発光素子330以外の回路部品は、基本的には、発光素子330が実装された面とは反対側の面に実装される。これにより、スペース効率が高まり、各ユニット基板320の基板サイズを小さくできる。
[h3:組立の容易化]
図27を参照して説明したように、リジッドフレキシブル基板300は、同心円状に形成された上で、第1の筐体に対応するベース100と、第2の筐体に対応するケース500との間に挿入される。このようなケースへの組込作業時に、屈曲させた状態にあるフレキシブル基板340が変形して、第1の筐体に対応するベース100と、第2の筐体に対応するケース500との間に噛み込む恐れがある。すなわち、フレキシブル基板340が本来の位置より、内側または外側に倒れることで、ベース100またはケース500と干渉する可能性がある。
そこで、図30に示すような補助固定部材を用いることで、組立性をより改善することができる。
図30は、本発明の実施の形態に係る照明装置のリジッドフレキシブル基板に装着される補助固定部材を説明するための図である。図30(a)には、同心円状に形成されたリジッドフレキシブル基板300に対して補助固定部材であるリング状部材360が装着されている状態を示し、図30(b)には、同心円状に形成されたリジッドフレキシブル基板300に対して補助固定部材であるリング状部材360を装着する状態を示す。
図30(b)に示すように、補助固定部材として、リング状部材360が採用される。このリング状部材360の内径は、同心円状に形成されたフレキシブル基板340の外接円より所定のマージン分だけ大きくなるように設計される。そして、リング状部材360は、同心円状に形成されたフレキシブル基板340の外周側に装着される。なお、リング状部材360としては、樹脂などの材料で形成されることが好ましい。
このように、リング状部材360でフレキシブル基板340を支えることで、フレキシブル基板340の変形(本来の位置より内側または外側に倒れること)を防止することができる。これによって、フレキシブル基板340が、第1の筐体に対応するベース100と、第2の筐体に対応するケース500との間に噛み込むといった事態を回避できる。その結果、組立性を改善することができる。
[h4:配線パターン]
次に、リジッドフレキシブル基板における配線パターンの例について説明する。
図31および図32は、本発明の実施の形態に係る照明装置のリジッドフレキシブル基板における配線パターンの例を説明するための図である。図31には、1個のリジッドフレキシブル基板上に8個の発光素子330が実装されている例を示し、図32には、1個のリジッドフレキシブル基板上に12個の発光素子330が実装されている例を示す。特に、図31および図32には、電力供給に係るコネクタを1個に集約できる構成例を示す。
図31に示すリジッドフレキシブル基板300では、ユニット基板320−1〜320−8上にそれぞれ実装された発光素子330−1〜330−8を直列に接続するような供給ライン332がフレキシブル基板340上に形成されている。この供給ライン332の両端は、いずれもコネクタ356に接続されている。さらに、このコネクタ356を介して、後述するような発光素子330を点灯するためのコントローラに接続される。すなわち、供給ライン332の一端には、コネクタ356を介して+電位が供給され、供給ライン332の他端には、コネクタ356を介して−電位が供給される。
図32に示すリジッドフレキシブル基板300Aにおいては、供給ラインに印加する電圧が過剰に高くならないように、12個の発光素子330に対して、2つの供給ライン332Aおよび332Bを用いて6個づつ並列に給電する。すなわち、図15において実線で示す供給ライン332Aは、奇数番目のユニット基板320−1,320−3,320−5,320−7,320−9,320−11を直列に接続するように形成され、図15において破線で示す供給ライン332Bは、偶数番目のユニット基板320−2,320−4,320−6,320−8,320−10,320−12を直列に貫通するように形成される。
後述するように、発光素子330に対しては、所定の大きさの一定電流を供給するように制御されるので、供給ラインを流れる電流の大きさがばらつかないように、それぞれの供給ライン332Aおよび332Bは、互いに独立して供給電流が制御される。そのため、供給ライン333Aおよび333Bの一端は、コネクタ356Aを介して共通に+電位が供給されるが、供給ライン333Aおよび333Bのそれぞれの他端は、コネクタ356Aを介して異なる−電位の端子に接続される。
なお、フレキシブル基板340上において、供給ライン332Aと供給ライン332Bとを絶縁を保ちつつ交差させることができないので、一般的には、フレキシブル基板340の一方面上に供給ライン332Aが形成され、フレキシブル基板340の他方面上に供給ライン332Bが形成される。この例を、図32(b)に示す。
[h5:変形例1]
リジッドフレキシブル基板の構成としては、上述した図28〜図32に示す形態に代えて、図33〜図36に示すような構成を採用することもできる。
図33は、本発明の実施の形態に係る照明装置3Fのリジッドフレキシブル基板の変形例を示す図である。図34は、本発明の実施の形態に係る照明装置3Fのリジッドフレキシブル基板の変形例に装着される補助固定部材を説明するための図である。図35および図36は、本発明の実施の形態に係る照明装置のリジッドフレキシブル基板の変形例における配線パターンの例を説明するための図である。
図33を参照して、リジッドフレキシブル基板300Bは、発光素子330が実装されるユニット基板320Aを千鳥状に配置(両側交互配置)した構成を示す。これらのユニット基板320Bは、フレキシブル基板340Bを介して接続される。このリジッドフレキシブル基板300Bについても、フレキシブル基板340Bを適宜折り曲げることで、図29に示すようなベース100への組み込みに適した形状に構成することができる。
より具体的には、紙面上側に配置されたユニット基板320Bと接続されるフレキシブル基板340Bの部分は、紙面下側に配置されたユニット基板320Bと接続されるフレキシブル基板340Bの部分に比較して長くなっている。そして、紙面上側に配置されたユニット基板320Bは、紙面上下方向に沿って折り曲げられることで、図28(a)に示されるリジッドフレキシブル基板300と同様の構造を実現できる。すなわち、紙面上側に配置された4個のユニット基板320Bは、破線で示される位置で折り曲げられ、さらに、フレキシブル基板340Bが略円状(亀甲形状)に屈曲される。そのため、フレキシブル基板340Bにおいては、紙面下側に位置するユニット基板320B上で発光素子330が実装される面と、紙面上側に位置するユニット基板320B上で発光素子330が実装される面とは反対となる。
すなわち、図34に示すように、リジッドフレキシブル基板300Bのうち4個のユニット基板320B(図33において紙面上側に位置するもの)が外周側に折り曲げられた上で、リング状に形成される。この変形例においても、組立性をより改善するために、図34(b)に示すような補助固定部材を用いることが好ましい。図34(b)に示す補助固定部材であるリング状部材360Bは、基本的には、図30(b)に示すリング状部材360と同様であるが、外周側に折り曲げる4個のリジッドフレキシブル基板300Bに対応する位置には、切欠部3601が設けられている。この切欠部3601は、フレキシブル基板340Bが折り返されることで生じる厚みを吸収するための部分である。
最終的には、図34(a)に示すように、同心円状に形成されたリジッドフレキシブル基板300Bに対して補助固定部材であるリング状部材360Bが装着され、その上で、ケースに組み込まれる。
上述のような構成を採用することで、図28に示すようなフレキシブル基板340の長手方向の一方側にユニット基板が配置される構成(片側配置)に比較して、ユニット基板のピッチをより狭くすることができるので、最終的に形成される照明装置3Fのリング径をより小さくできる。また、リジッドフレキシブル基板自体も小型化できる。
次に、図35および図36を参照して、リジッドフレキシブル基板300Bにおける配線パターンの例を説明するための図である。図35には、1個のリジッドフレキシブル基板上に8個の発光素子330が実装されている例を示し、図36には、1個のリジッドフレキシブル基板上に16個の発光素子330が実装されている例を示す。
図35に示すリジッドフレキシブル基板300Bでは、8個のユニット基板320B上にそれぞれ実装された8個の発光素子330を直列に接続するような供給ライン333がフレキシブル基板340B上に形成されている。この供給ライン333の両端は、いずれもコネクタ356に接続されている。さらに、このコネクタ356を介して、後述するような発光素子330を点灯するためのコントローラに接続される。すなわち、供給ライン333の一端には、コネクタ356を介して+電位が供給され、供給ライン333の他端には、コネクタ356を介して−電位が供給される。
図36に示すリジッドフレキシブル基板300Cにおいては、供給ラインに印加する電圧が過剰に高くならないように、16個の発光素子330に対して、2つの供給ライン333Aおよび333Bを用いて8個づつ並列に給電する。すなわち、供給ライン333Aは、紙面下側に配置されたユニット基板320Cを直列に接続するように形成され、供給ライン333Bは、紙面上側に配置されたユニット基板320Cを直列に接続するように形成される。
後述するように、発光素子330に対しては、所定の大きさの一定電流を供給するように制御されるので、供給ラインを流れる電流の大きさがばらつかないように、それぞれの供給ライン333Aおよび333Bは、互いに独立して供給電流が制御される。そのため、供給ライン332Aおよび332Bの一端は、コネクタ356Aを介して共通に+電位が供給されるが、供給ライン332Aおよび332Bのそれぞれの他端は、コネクタ356Bを介して異なる−電位の端子に接続される。
図36に示すリジッドフレキシブル基板300Cでは、供給ライン333Aと供給ライン333Bとは交差することなく形成できるので、フレキシブル基板340の一方面上に2つの供給ライン333Aおよび333Bを形成できる。
[h6:変形例2]
図37は、本発明の実施の形態に係る照明装置のリジッドフレキシブル基板の変形例を示す図である。図37を参照して、リジッドフレキシブル基板300Dは、発光素子が実装されるユニット基板320Dを同心円状(放射状)に配置した構成を示す。図37に示すリジッドフレキシブル基板300Dでは、フレキシブル基板340Dが中心側に位置しており、その外周側にユニット基板320Dが位置することになる。これらのユニット基板320Dの各々は、フレキシブル基板340Dを介して両隣に位置するユニット基板320Dと電気的に接続される。このリジッドフレキシブル基板300Dについても、フレキシブル基板340Dを適宜折り曲げることで、図29に示すようなベース100への組み込みに適した形状に構成することができる。
[h7:変形例3]
図38は、本発明の実施の形態に係る照明装置のリジッドフレキシブル基板の変形例を示す図である。図38を参照して、リジッドフレキシブル基板300Eは、図37に示すリジッドフレキシブル基板300Dと同様に、発光素子が実装されるユニット基板320Eが同心円状(放射状)に配置される。但し、図38に示すリジッドフレキシブル基板300Eでは、フレキシブル基板340Eが外周側に位置しており、その内周側にユニット基板320Eが位置することになる。
また、ユニット基板320Eの各々は、フレキシブル基板340Eを介して両隣に位置するユニット基板320Eと電気的に接続される。このリジッドフレキシブル基板300Eについても、フレキシブル基板340Eを適宜折り曲げることで、図29に示すようなベース100への組み込みに適した形状に構成することができる。
[h8:変形例4]
図39は、本発明の実施の形態に係る照明装置のリジッドフレキシブル基板の変形例を示す図である。図39を参照して、複数のリジッドフレキシブル基板300Fを組合せることで、発光素子を同心円状に形成されたリング形状を構成してもよい。たとえば、図39に示すように、4個のユニット基板320からなるリジッドフレキシブル基板300Fを、略円状(亀甲形状)の一部(半周分)を構成するように屈曲させ、さらに、それらを2個組合せることで、発光素子がリンク形状に構成された照明モジュールを構成する。
このように、より少ないユニット基板320からなるリジッドフレキシブル基板を複数組合せる方法を採用することで、多数のバリエーション(製品群)をラインナップする場合であっても、リジッドフレキシブル基板の種類を低減することができる。
[h9:発光素子の実装形態]
本実施の形態に係る照明装置においては、ユニット基板320上に発光素子330が実装される。この発光素子330は、典型的には、チップLEDである。このようなチップLEDを実装する際には、チップLED自体から発生する熱などによる劣化を抑制するように以下に説明するような実装形態を採用することが好ましい。
図40は、本発明の実施の形態に係る照明装置の発光素子の実装例を説明するための図である。図40を参照して、発光素子330は、ユニット基板320上に形成されたランド322aおよび322bの上に配置される。このランド322aおよび322bは、それぞれ+電位および−電位を供給するための電極(パッド)に相当する。
ランド322aおよび322bは、その間を所定の距離だけ離して配置される。さらに、本実施の形態に係る照明装置3Fにおいては、ユニット基板320上の、ランド322aおよび322bの間の空隙に対応する領域に、フラックスを放出するための孔部324が形成される。このフラックスは、発光素子330をランド322aおよび322bに実装する際に利用された半田に含まれていた成分である。製造工程では、完全には取り除くことが難しい。
ランド322aとランド322bとの間にフラックスの揮発成分が充填された状態で、発光素子330へ供給される電圧が印加され、かつ、発光素子330による発熱によって高温環境にさらされると、発光素子330とランド322aおよび322bとを電気的に接続するための半田がランド表面またはユニット基板表面を移動する。この半田の移動によって、デンドライトが発生し、この発生したデンドライトによって、ランド322aとランド322bとの間が絶縁不良となる。
そこで、本実施の形態に係る照明装置3Fのユニット基板320においては、製造工程で完全には除去できないフラックス(の揮発成分)を逃がすための孔部324(スリットまたは窪み)が、ユニット基板320上のランド間に設けられる。
孔部324は、主として、発光素子330によって形成される空間にフラックスを充填させないことを目的として設けられるので、孔部324の長手方向の長さは、ユニット基板320の上面視にて発光素子330からはみ出る部分が生じる程度までとすることが好ましい。すなわち、ユニット基板320の上面視にて、発光素子330によって孔部324のすべてが隠れないように構成することが好ましい。
このように構成することで、ユニット基板320の下面側が放熱シート400等で覆われたとしても、フラックスを上面方向へ十分に逃がすことができる。なお、ユニット基板320の撓みを防止するために、孔部324とユニット基板320の端部とは十分に間隔を設けることが好ましい。
典型的な実装例としては、ランド322aおよび322bは、その厚みが18μm程度に構成され、孔部324の短手方向の幅d1は0.8mm程度に構成される。さらに、ランド322aとランド322bとの間の空隙部326の幅は0.1mm程度であり、1mm程度に構成される。なお、空隙部326の幅d1と空隙部326の幅との差d2は、発光素子330の底面に形成されているパッドの剥がれを防止するための隙間である。
このように発光素子330を実装することで、実装工程によって残留したフラックスによる影響を低減でき、その結果、本実施の形態に係る照明装置の信頼性を高めることができる。
《I.点灯用のコントローラ》
次に、上述したような照明装置3Fを点灯するためのコントローラ(電源供給部)について説明する。図41〜図43は、本発明の実施の形態に係る点灯用のコントローラ800の回路構成を示す模式図である。
図41を参照して、コントローラ800は、制御回路810と、昇圧回路820と、過電流検出回路830と、定電流回路840と、定電圧回路850とを含む。制御回路810は、外部からの入力信号に従って、各回路に対して制御信号を与えることで、要求された電流を照明装置3F(発光素子330)へ供給する。また、制御回路810は、現在の電流供給の状態などを示す表示信号を外部出力する。
昇圧回路820は、入力電圧(24V)を予め指定された電圧に変換して出力する。この昇圧回路820は、入力ノードと接地ノードとの間に直列配置されたトランジスタ(典型的には、電界効果トランジスタ(FET:Field Effective Transistor))に対して、基準電位発生回路から出力すべき電圧に対応する指令値が与えられる。
過電流検出回路830は、接続される発光素子330を流れる電流が過大にならないように制限する回路である。具体的には、過電流検出回路830は、電流の供給路上に抵抗素子が挿入されており、供給電流がこの抵抗素子を流れることで生じる電位差がトランジスタのベース−エミッタ間に与えられようになっている。この抵抗素子の両端に予め定められたしきい値を超える電圧が発生すると、トランジスタが導通状態になり、このトランジスタの状態変化が制御回路810へ伝えられる。制御回路810は、この過電流検出回路830からの信号に応答して、コントローラ800による電流供給を停止または一時的に遮断する。
定電流回路840は、接続される発光素子330に対して、予め定められた一定値に電流を供給する。図41に示す定電流回路840は、2系統(1chおよび2ch)の電力供給が可能となっている。さらに、定電流回路840では、各系統において、より多くの発光素子330群に対して電流を供給できるように、電流を制御するためのトランジスタ(典型的には、FET)が並列に接続されている。すなわち、1chには、定電流ドライバ841aおよび841bが並列に接続されており、2chには、定電流ドライバ842aおよび842bが並列に接続されている。
これらの定電流回路840は、FETドライバ860からの指令に応じた電流値を流す。このFETドライバ860を駆動するための電力は、定電圧回路850により供給される。定電圧回路850は、制御回路810からの指令信号に従って、制御電圧(1.5V)を指定された電圧まで降下させてFETドライバ860へ出力する。
上述したように、本実施の形態に係るコントローラ800は、発光素子330を駆動するための電流を2系統で出力することができる。そのため、図41に示すように、発光素子330が4個ずつ直列に接続されたリジッドフレキシブル基板300をそれぞれ独立に駆動させることができる。発光素子330の順方向電圧にも依存するが、その順方向電圧の合計値がコントローラ800から出力可能な電圧値を超えない数だけ、発光素子330を直列に接続することができる。
たとえば、図42には、それぞれ8個の発光素子330が直列接続されたリジッドフレキシブル基板300を2個駆動する例を示す。より多くの発光素子330を同時に駆動する場合には、図43に示すように、1個のリジッドフレキシブル基板300において、上限値以下の数だけ直列接続した発光素子330のストリングを複数実装するようにしてもよい。なお、この場合には、各ストリングを流れる電流のアンバランスを抑制するために、各ストリングに制限抵抗321を挿入しておくことが好ましい。
上述のように、複数の発光素子330を直列接続して、それを流れる電流の大きさを制御することで、各発光素子330が発生する明るさを適切に制御することができる。この結果、リング状の照明装置3Fを構成した場合であっても、部分的な明るさのムラの発生などを抑制できる。
《J.利点》
本実施の形態に係る製造方法によれば、共通のパターンを有する基板を用いて、多種多様な照明装置を製造することができる。すなわち、製造すべき照明装置のサイズや仕様に応じて、基板を必要な長さの基板片に切断するとともに、所定の形状に成型することで、任意のサイズや形状をもつ照明装置を実現することができる。このように、共通の基板を用意すればよいので、製造コストを抑制しつつ、照明視野や照明距離についてのバリエーション(製品群)をラインナップすることができる。
また、本実施の形態に係る製造方法によれば、基板片の共通部分を成型するとともに、個別部分に発光素子を実装する。そのため、発光素子が実装される個別部分を変形させる必要がないので、発光素子に物理的なストレスが生じない。そのため、製造時に発光素子にストレスを与えることなく、照明装置の品質を高めることができる。すなわち、製造される照明装置の信頼性を高めることができる。
本実施の形態によれば、ベース100側に設けられた保持部110によって、それぞれのレンズ200および対応する発光素子330を実装したユニット基板320を位置決めおよび固定できる。このように、筐体を基準として、光の照射に必要な光学部品を装着できるので、信頼性を高めることができるとともに、光学的な精度を維持することができる。
本実施の形態によれば、ベース100側に設けられた保持部110によって、レンズ200およびユニット基板320を略固定できるので、これらの光学部品を背面側から固定するための構造を簡略化できる。これによって、部品点数を減らしてコストを低減できるとともに、組立工数を削減できる。さらに、組立工数が減少することで、信頼性を高めることもできる。
本実施の形態によれば、ベース100側に設けられた保持部110がレンズ200の照射面側への移動を規制するので、レンズ200がワークなどの方向へ落下するといった可能性を排除できる。この意味においても、信頼性を高めることができる。
本実施の形態によれば、相対的に硬い材質からなる物体(剛体)として構成されるユニット基板320上に発光素子330が実装されるとともに、ユニット基板320と接続された、相対的に柔らかい材質からなるフレキシブル基板340を同心円状に形成することで、発光素子330を位置決めする。そのため、発光素子330に対して機械的なストレスを与えることを抑制できる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 画像処理装置、2 カメラ、3,3A,3A〜3H,3B,3C,3D,3E,3F,3G 照明装置、4 生産ライン、7 ロボット、8 切断機、10 基板、10−1,10−2 基板片、10A,20A,30A 共通部分、10B,20B,30B 個別部分、12,22,32 パッド、13,23,30a,31a,32a,33,33a,330 発光素子、14,24,34 ユニット、15 分離部、16,19,26 屈曲部、17,27,37,601 配線、20,30 基板、21 T字状部、30b,31b,33b,34b,50 筐体、30c,31c,32c,33c,34c 供給線、30d,32d,326 空隙部、31,39 短絡部材、31d 格納空間、31e 拡散反射面、32b ベースプレート、34a 拡散透過部、38 バイパス端子、52 駆動回路基板、54 駆動回路、56,58 リード線、100 ベース、102 窓部、110 保持部、150 電源ケーブル通し用凹部、200 レンズ、300,300A,300B,300C,300D,300E,300F リジッドフレキシブル基板、320,320A,320B,320C,320D,320E ユニット基板、321 制限抵抗、322a,322b ランド、324 孔部、332,332A,332B,333,333A,333B 供給ライン、340,340B,340D,340E フレキシブル基板、351,353,354,353,356,356A,356B コネクタ、360,360B リング状部材、400 放熱シート、500 ケース、600 電源ケーブル、700,700A,700B 中心孔、800 コントローラ、810 制御回路、820 昇圧回路、830 過電流検出回路、840 定電流回路、841a,842a 定電流ドライバ、850 定電圧回路、860 ドライバ、SYS 視覚センサシステム、W ワーク。

Claims (5)

  1. 複数の発光素子が実装された基板を成形して構成された照明装置であって、
    前記基板は、
    第1の方向に延びる形状を有し、かつ、可撓性を有する第1の部分と、
    前記第1の部分に比較してより硬い材質からなり、かつ、各々が前記第1の方向とは異なる方向に延びる複数の第2の部分とを含み、前記第2の部分の各々には、少なくとも1つの発光素子が実装され、前記基板はさらに、
    前記第1の部分および前記複数の第2の部分に亘って、前記複数の発光素子を接続する配線を含み、
    前記第1の部分は、前記照明装置に応じて予め定められた方向およびサイズに成型され、
    前記第2の部分の各々は、実装されている発光素子の照射方向に応じて位置決めされる、照明装置。
  2. 前記第1の部分は、前記第1の方向に沿って同心円状に形成され、
    前記第2の部分の各々は、前記第1の部分が構成する同心円状の軸方向に折り曲げられる、請求項1に記載の照明装置。
  3. 前記第2の部分と前記第1の部分との接続部において折り曲げられる、請求項2に記載の照明装置。
  4. 前記第2の部分は、チップLEDが実装される、請求項1に記載の照明装置。
  5. 前記第2の部分は、ガラスエポキシからなる、請求項1に記載の照明装置。
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