JP2012104296A - Ｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光の照射角度の広い範囲をカバーするＬＥＤ照明装置を提供すること。
【解決手段】ＬＥＤ照明装置１０は、中央部に貫通孔を備えた略ドーナツ状である基台１１と、基台の内側に装着され、主に基台の中心軸と平行な２方向の双方に光を照射するために複数のＬＥＤ素子１３が装着され、中央部に貫通孔を備えた円盤状の印刷配線基板１４と、基台１１の内側に装着され、印刷配線基板１４を覆い、光の拡散機能を備え、断面が円弧状である略ドーナツ状のカバー１２とを備える。更に、照明装置の中心方向に光を照射するＬＥＤ素子を備えてもよい。従来の照明装置より光の照射角度の広い範囲を同時に照明可能であり、構造が簡単で安価に製造可能である。
【選択図】図１

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。

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。

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。このＬＥＤ照明装置は全体がドーナツ状であり、中心軸に垂直な一方の面およびこの一方の面と続く内面下部が開放されている基台、基台の内部に装着され、基台の中心軸方向に光を照射する複数のＬＥＤ素子が装着されたリング状の印刷配線基板、基台の開放面に嵌合して基台の中心軸と平行に移動可能であり、複数のＬＥＤ素子と基台の中心軸の間に配置され、ＬＥＤ素子側の断面が円弧状である略ドーナツ状のレンズとを備える。レンズを移動させることにより、光の照射角度の広い範囲をカバーし、かつレンズの集光機能により明るいという特徴がある。

特開２００８−２８６７１６号公報

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いので、特定の方向（角度）から照明をしたい場合には都合が良いが、あらゆる方向から同時に照明を当てることはできないという問題点があった。
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することができるＬＥＤ照明装置を提供することを目的とする。

本発明のＬＥＤ照明装置は、中央部に貫通孔を備えた略ドーナツ状である基台と、前記基台の内側に装着され、主に前記基台の中心軸と平行な２方向の双方に光を照射するために複数のＬＥＤ素子が装着され、中央部に貫通孔を備えた円盤状の印刷配線基板と、前記基台の内側に装着され、前記印刷配線基板を覆う略ドーナツ状のカバーとを備えたことを主要な特徴とする。

また、前記したＬＥＤ照明装置において、更に、前記基台の被照明物とは反対側に、中央に貫通孔を有する半円筒形状、円盤状、円錐形状、半球状、あるいは半楕円球状であり、前記ＬＥＤ素子と対向する面が光が反射するように加工されている上部反射手段が配置されている点にも特徴がある。

また、前記したＬＥＤ照明装置において、更に、被照明物の前記ＬＥＤ照明装置とは反対側に、平面状あるいは凸曲面状であり、前記ＬＥＤ素子と対向する面が光が反射するように加工されている下部反射手段が配置されている点にも特徴がある。

また、前記したＬＥＤ照明装置において、更に、前記カバーの内部に、前記中心軸と平行な一方向に照射された光の一部を主に前記基台の中心軸と直角な方向に反射する反射手段を備えた点にも特徴がある。また、前記したＬＥＤ照明装置において、更に、前記基台の内側に配置され、前記中心軸と直角方向に光を照射するＬＥＤ素子を備えた点にも特徴がある。

また、前記したＬＥＤ照明装置において、更に、前記複数のＬＥＤ素子の接続回路は、前記中心軸の周りを複数に分割した所定の角度範囲毎に独立しており、それぞれの接続回路を独立して駆動可能な電源回路に接続されている点にも特徴がある。また、前記したＬＥＤ照明装置において、前記基台、印刷配線基板、カバーは前記中心軸を含む垂直平面で２つに切断され、２個の半ドーナツ状に分離している点にも特徴がある。

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）従来の照明装置より光の照射角度の広い範囲を同時に照明可能である。
（２）構造が簡単で安価に製造可能である。

本発明のＬＥＤ照明装置の実施例１の構成を示す平面図および断面図である。 本発明のＬＥＤ照明装置の使用例１の構成を示す断面図である。 本発明のＬＥＤ照明装置の使用例２の構成を示す断面図である。 本発明のＬＥＤ照明装置の使用例３の構成を示す断面図である。 本発明のＬＥＤ照明装置の使用例４の構成を示す断面図である。 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。 本発明のＬＥＤ照明装置の実施例３の構成を示す断面図である。 本発明のＬＥＤ照明装置のＬＥＤ駆動回路を示すブロック図である。 本発明のＬＥＤ照明装置の実施例４の構成を示す平面図である。

以下実施例について図面を参照して説明する。なお、実施例においてはドーナツ状のＬＥＤ照明装置の中心軸（１６）が垂直になるようにＬＥＤ照明装置が配置される例について説明する。

図１は、本発明のＬＥＤ照明装置の実施例１の構成を示す平面図およびＡ−Ａ部分の断面図である。本発明のＬＥＤ照明装置１０は、大きく分けて基台１１、カバー１２、複数のＬＥＤ１３を備えた印刷配線基板１４からなる。

基台１１は、中央部に貫通孔を備えた略ドーナツ状であり、外形は偏平な円筒形状である。基台１１の内側（内面）は断面が中央が盛り上がった山形であり、内面の中央部に印刷配線基板１４が固着されている。基台１１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。基台１１は、例えば外面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。

なお、基台１１および後述する印刷配線基板１４は、ドーナツ状のカバー１２の内部に収納するために、半円形（半ドーナツ状）の２つの部分１１ａおよび１１ｂに分割されており、カバー１２に収納後にネジ等によって１１ａおよび１１ｂの双方が固着される。

ＬＥＤ素子１３用の回路が形成されている印刷配線基板１４は、中央部に貫通孔を備えた円盤状（実際は半円盤状に分割されている）であり、図示しないネジあるいは接着剤等によって基台１１の内側（内面）に固着されている。印刷配線基板１４の両面には、主に前記基台の中心軸１６と平行な２方向の双方に光を照射するために複数のＬＥＤ素子１３が装着されている。なお、片面にＬＥＤ素子１３を装着した印刷配線基板２枚を背中合わせに重ねて使用してもよい。

ＬＥＤ素子１３は表面実装型のＬＥＤ素子であり、主に印刷配線基板１４に対して垂直な方向に光を放出するが、垂直方向から所定の角度範囲にも光が放出される。色は白色を始め、所望の任意の色でもよいし、３原色の赤、青、緑が交互に配置されていてもよい。

カバー１２は基台１２の内側に装着され、印刷配線基板１４を覆う全体が略ドーナツ状形状である。断面は円弧状である例が開示されているが、楕円の一部、角の丸い三角形の一部、角の丸い四角形の一部であってもよい。カバー１２は透明あるいは光を透過する白色のプラスティックであってもよい。カバー１２は一体に形成されてもよいが、製造や組み立てを容易にするために、中心軸１６に垂直な平面で輪切りした形状に２分割してもよい。この場合には組み立て時に接合部分を接着剤で固着する。また、この場合には基台１１や印刷配線基板１４を２分割する必要はない。

カバー１２は光拡散機能あるいは光拡散手段が設けられている。光拡散機能／手段としては、例えばカバー１２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。あるいはカバー１２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、カバー１２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１３とカバー１２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。光拡散機能／手段を設けることにより、照度むらが減少すると共にＬＥＤ照明装置１０の中心方向（図１における水平方向）へも光が照射されるようになる。

図２は本発明のＬＥＤ照明装置の使用例１の構成を示す断面図である。使用例１は、図１に示したＬＥＤ照明装置１０に、更に、被照明物１５とは反対側に、中央に貫通孔２１を有し、ＬＥＤ素子１３と対向する面が光が反射するように加工されている上部反射手段である反射筒２０を配置した例である。反射筒２０は基台１１に着脱可能に構成されていてもよい。

反射筒２０は、円筒形を中心軸に垂直な平面で切断した半円筒形の端面の中心に撮影／観察用の貫通孔２１を設けた構造である。反射筒２０のＬＥＤ素子１３と対向する内面は、例えば金属の鏡面仕上げとする、金属を蒸着する、白色など光を反射しやすい素材を使用するか、光を反射しやすい塗料を塗布するなどして、光が反射あるいは乱反射するように加工されている。

上部反射手段を設けることにより、ＬＥＤ照明装置１０から被照明物とは反対側に放射された光が反射され、ＬＥＤ照明装置１０から直接被照明物１５放射される光よりもより垂直に近い角度で被照明物を照明することができる。

図３は本発明のＬＥＤ照明装置の使用例２の構成を示す断面図である。使用例２は使用例１の構成に、更に、被照明物１５のＬＥＤ照明装置１０とは反対側に、ＬＥＤ素子１３と対向する面が光が反射するように加工されている下部反射手段である反射板２３を配置した例である。

平面状の反射板２３の表面は、例えば金属の鏡面仕上げとする、金属を蒸着する、白色など光を反射しやすい素材を使用するか、光を反射しやすい塗料を塗布するなどして、光が反射あるいは乱反射するように加工されている。反射板２３の形状は平面状の他、球面あるいは円錐台形の側面などの凸曲面状であってもよい。下部反射手段を設けることにより、被照明物１５をＬＥＤ照明装置とは反対側から照明することができ、透過光あるいはシルエット（影）による画像が得られる。

図４は本発明のＬＥＤ照明装置の使用例３の構成を示す断面図である。使用例３は使用例２から反射筒２０を除去した例である。垂直に近い角度からの照明が不要である場合には反射筒２０を省いてもよい。

図５は本発明のＬＥＤ照明装置の使用例４の構成を示す断面図である。使用例４は、使用例２において上部反射手段として反射筒２０の代わりに半楕円球３０を使用した例である。半楕円球３０は水平断面が円形であり、垂直断面が楕円形である楕円球を水平に２分割したものであり、中心に貫通孔２１が設けられている。半楕円球３０の内面は反射筒２０と同様に光が反射するように加工されている。上部反射手段の形状としては、図２に示した半円筒形状、図５に示した半楕円球状の他、円盤状、円錐台形状、半球状などでもよい。

図８は本発明のＬＥＤ照明装置のＬＥＤ駆動回路を示すブロック図である。印刷配線基板１４上のＬＥＤ素子１３の接続回路６０〜６３は、ＬＥＤ照明装置１０の中心軸の周りを複数（図８では４個）に分割した所定の角度（図８では９０度）範囲Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ毎に独立しており、それぞれの接続回路を独立して駆動可能な定電流電源回路７１に接続されている。各接続回路６０〜６３はＬＥＤ素子１３を複数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。直列接続するＬＥＤの個数や並列接続する回路数は任意である。

４つの定電流電源回路７１は、制御回路７０の制御によって所定の電流値で各接続回路６０〜６３を独立して駆動する。制御回路７０は図示しないパソコン等の外部装置から制御端子７２を介して受信した制御情報に基づいて、４つの定電流電源回路７１を制御する。従って、４つの領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの内の１つの領域のみを点灯したり、４つの領域を１つづつ順番に点灯したりすることができる。

なお、上記した４つの領域Ａ、Ｂ、Ｃ、ＤのＬＥＤ素子の接続回路を更に印刷配線基板１４の上面（被照明物と反対側の面）と下面（被照明物と対向する面）で分け、合計で８個の接続回路としてもよい。このようにすれば、領域と共に照明角度も選択可能となる。

図６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。図１に示した実施例１のＬＥＤ照明装置１０は中心を通り、中心軸に垂直な平面（水平平面）に対して上下対象な構造をしており、ＬＥＤ照明装置１０の上下を反転させても照明パターン（光の角度分布）は同一となる。これに対して、実施例２は、カバー４２の内部に、中心軸と平行な一方向（上方向）に照射された光の一部を主に基台の中心軸と直角な方向（中心方向）に反射する反射手段である反射面４３を備えている。

反射面４３は基台４１と一体に設けられている。即ち、基台４１の上部内面が円錐台形に加工され、内表面を金属の鏡面仕上げとする、内表面に金属を蒸着する、内表面に光を反射しやすい塗料を塗布するなどして、光が反射あるいは乱反射するように加工する。なお、例えば実施例１の構成に、別途作成した円錐台の側面状の反射板を追加することによって、反射手段を基台１１とは別に設けてもよい。

なお、実施例２の構成の場合にはカバー４２の上部は半分開放されており、印刷配線基板１４の貫通孔の直径がカバー４２の上部の直径以上であれば、基台４０や印刷配線基板１４を分割することなくカバー４２内に収納可能である。但し、実際には、基台４０を上下に２分割してあり、図示しないネジによって双方を固着している。

図７は本発明のＬＥＤ照明装置の実施例３の構成を示す断面図である。実施例３は実施例１のＬＥＤ照明装置に、更に、ＬＥＤ照明装置の中心軸方向（中心軸と直角方向内側）に光を照射するＬＥＤ素子を追加したものである。図７（ａ）は、実施例１の基板１４を上下の回路毎に２枚の印刷配線基板５２に分離し、更に、基台１１の内側に装着され、ＬＥＤ照明装置の中心軸と直角方向内側に光を照射するＬＥＤ素子１３が装着された第２の印刷配線基板５３を備えたものである。第２の印刷配線基板３５は円筒の側面形状となるので、例えばＬＥＤ素子１３を装着したフレキシブル印刷配線基板を接着剤によってアルミ製の円筒の内面あるいは基台１１の内面に直接張り付ける。

図７（ｂ）は、実施例１の構成に加えて、印刷配線基板５６の内側の縁に表面実装型であり、かつ側面発光型のＬＥＤ素子５５を内側に向けて実装したものである。図７（ｂ）においては下面にのみ実装した例が示されているが、側面発光型のＬＥＤ素子５５を両面に実装してもよい。

図７（ｃ）は、実施例１の構成に加えて、印刷配線基板５８の内側の縁に砲弾型ＬＥＤ素子５７を内側に向けて実装したものである。図７（ｃ）においては下面にのみ実装した例が示されているが、ＬＥＤ素子５７を両面に実装してもよい。砲弾型ＬＥＤ素子５７は、例えば半田付け後にリード線を曲げることによって、例えば４５度下方に向けるなど、ＬＥＤ素子５７の光軸を斜め方向に向けてもよい。このようにすれば、被照明物の方向の光量が増すと共に、上下を反転させた場合に照明パターンが異なるＬＥＤ照明装置となる。

図９は本発明のＬＥＤ照明装置の実施例４の構成を示す平面図である。この実施例は実施例１のＬＥＤ照明装置を垂直に２分割し、２個の半円形（半ドーナツ形）の照明装置８０としたものである。基台１１、印刷配線基板１４、カバー１２はＬＥＤ照明装置の中心軸を含む垂直平面で２つに切断され、２個の半ドーナツ状に分離している。この実施例４は、例えば照明装置の中心に被照明物８１が張り付けられたテープ８２を通し、テープ８２を移動させながら被照明物８１を連続して撮影／観察することができる。前記した上部反射手段および／または下部反射手段を垂直に２分割して追加してもよい。

図９（ｂ）は、図９（ａ）の構成と図８に示した接続回路の構成を組み合わせたものである。ＬＥＤ照明装置８３の中心軸の周りを複数（４個）に分割した所定の角度（９０度）範囲Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ毎にそれぞれの独立した複数個（４個）の接続回路がを独立して駆動可能な定電流電源回路に接続されている。
実施例４においては、被照明物８１を動かすことなく、ＬＥＤ照明装置を上方から真横、下方へと連続的にかつ容易に移動させることができる。また、被照明物８１の上下の空間が実施例１よりも広いので、例えばテープを通す作業等が楽にできる。

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。

１０…ＬＥＤ照明装置
１１…基台
１２…カバー
１３…ＬＥＤ素子
１４…印刷配線基板
１５…被照明物
１６…中心軸
２２…リード線

Claims (7)

1. 中央部に貫通孔を備えた略ドーナツ状である基台と、
   前記基台の内側に装着され、主に前記基台の中心軸と平行な２方向の双方に光を照射するために複数のＬＥＤ素子が装着され、中央部に貫通孔を備えた円盤状の印刷配線基板と、
   前記基台の内側に装着され、前記印刷配線基板を覆う略ドーナツ状のカバーと
   を備えたことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
2. 更に、前記基台の被照明物とは反対側に、中央に貫通孔を有する半円筒形状、円盤状、円錐形状、半球状、あるいは半楕円球状であり、前記ＬＥＤ素子と対向する面が光が反射するように加工されている上部反射手段が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
3. 更に、被照明物の前記ＬＥＤ照明装置とは反対側に、平面状あるいは凸曲面状であり、前記ＬＥＤ素子と対向する面が光が反射するように加工されている下部反射手段が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
4. 更に、前記カバーの内部に、前記中心軸と平行な一方向に照射された光の一部を主に前記基台の中心軸と直角な方向に反射する反射手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
5. 更に、前記基台の内側に配置され、前記中心軸と直角方向に光を照射するＬＥＤ素子を備えたことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
6. 更に、前記複数のＬＥＤ素子の接続回路は、前記中心軸の周りを複数に分割した所定の角度範囲毎に独立しており、それぞれの接続回路を独立して駆動可能な電源回路に接続されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
7. 前記基台、印刷配線基板、カバーは前記中心軸を含む垂直平面で２つに切断され、２個の半ドーナツ状に分離していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。

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