JP4730708B2

JP4730708B2 - Ｌｅｄ照射装置

Info

Publication number: JP4730708B2
Application number: JP2006135073A
Authority: JP
Inventors: 俊也菅野
Original assignee: Iwasaki Denki KK
Current assignee: Iwasaki Denki KK
Priority date: 2006-05-15
Filing date: 2006-05-15
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2026-05-15
Also published as: JP2007305517A

Description

本発明は、液晶パネル等の被照明体や、映像投写装置や画像検査装置等に使用されるライン状の照射部分を照明するのに最適なＬＥＤ照射装置に関する。

従来、光学照明系を備える映像投写装置としては、レンズ系が広く実施されている（特許文献１）。しかし近年は、物体の表面検査方法や表面検査装置に、長寿命が期待できる発光ダイオードを用いたものが使用される傾向にある（特許文献２）（特許文献３）。

特開平３−１１１８０６特開平１１−８３４６５特開２００１−３０４８３５

しかし、液晶パネル等の被照明体を照射するのにレンズ系の照射装置を使用すると、装置が複雑となり、またコスト高となる。またライン状の照射部分を照明する光源としてＬＥＤを使用した特開２００１−３０４８３５号公報に記載の検査装置によると、照明装置の内部に複数の光源が配置されているので、構造が複雑となる欠点がある。
またＬＥＤを光源として用いると、必要な光量を得るために、ＬＥＤ素子に大きな電力を流すと、ＬＥＤ素子自身の発熱が大きくなり、ＬＥＤ素子の温度が上昇するために発光効率が低下し、さらにＬＥＤ素子の寿命が短くなるという不具合が生じる。

本発明は、上記課題に鑑み発明したものであって、簡単な構造で、安価となり、また必要な大容量の光量を得ても効果的に放熱することができ、液晶パネルの検査装置やライン状を照射する検査装置に適するＬＥＤ照射装置を提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するために次の構成とする。
請求項１は、熱伝導性材で構成してなる放熱基板に等間隔で且つ直線状に複数のＬＥＤ素子を配置し、また同放熱基板の上面に、トラフ形状及び／又は半凹面形状の反射面を有する端面に電源用のコネクタ開口部が設けられた放熱ブロックを密接して組み合わせて構成してある。そして、ＬＥＤ素子から発生する熱は、前記放熱基板と前記放熱ブロックの外表面から放熱するように構成してある。

請求項２は、熱伝導性材で構成してなる放熱基板に等間隔で且つ直線状に複数のＬＥＤ素子を配置し、また同放熱基板の上面に、トラフ形状及び／又は半凹面形状の反射面を有する端面に電源用のコネクタ開口部が設けられた放熱ブロックを密接して組み合わせて構成し、さらに前記照射ブロックを上下方向に複数積層するとともに、前記照射ブロックを構成する放熱ブロックの背面の端面に放熱体を密接して照射ユニットを構成し、ＬＥＤから発生する熱を前記放熱基板と前記放熱ブロックと前記放熱体各々の外表面から放熱するように構成してある。

請求項１は、熱伝導性材で構成してなる放熱基板に等間隔で且つ直線状に複数のＬＥＤ素子を配置し、前記放熱基板と密接して組み合わせて構成した端面に電源用のコネクタ開口部が設けられた放熱ブロックはトラフ形状の反射面を有し、同反射面からは平行光が照射される。
また、同放熱基板と前記放熱ブロックを密接して組み合わせてなる照射ブロックを上下方向に複数積層して構成し、さらに前記照射ブロックの背面側の端面に放熱体を密接して照射ユニットを構成し、また前記放熱ブロックはトラフ形状の反射面を有して構成し、同反射面からは所望の幅を有する平行光が照射されるので、半円柱状のシリカドリカルレンズ等により集光することで、より強力な横長の照射光を得ることができ、液晶基板等を検査する検査装置としての利用価値が大きい。

請求項２は、熱伝導性材で構成してなる放熱基板に等間隔で且つ直線状に複数のＬＥＤ素子を配置し、前記放熱基板と密接して組み合わせて構成した端面に電源用のコネクタ開口部が設けられた放熱ブロックは半凹面反射面を有し、同反射面からは平行光が照射される。
また、同放熱基板と前記放熱ブロックを密接して組み合わせてなる照射ニットを上下方向に複数積層して構成し、前記照射ニットは半凹面反射面を有して構成し、同反射面からは所望の幅を有する面状の平行光が照射されるので、プロジェクター等の画像機器のＬＥＤ照射装置として利用価値が大きい。

また上記した請求項１乃至請求項２の各発明は、複数のＬＥＤ素子を配置してなる放熱基板は熱伝導性材で構成し、同放熱基板に、端面に電源用のコネクタ開口部が設けられた放熱ブロックを密接して組み合わせて構成してあるので、ＬＥＤ素子からの熱は前記放熱基板と、前記放熱ブロックの外表面から効果的に放熱され、大容量の光量を得て多量の発熱があっても、高温となるのを抑止することができ、また照射装置は簡単な構造で、安価に構成できる。さらに請求項２は放熱体が結合されているので放熱効果が大きい。

次に発明を実施するための最良の形態を図１乃至図１４について説明する。

以下本発明に係るＬＥＤ照射装置の実施例１を図１乃至図３について説明する。図１は本発明に係るＬＥＤ照射装置の斜視図、図２は本発明に係るＬＥＤ照射装置の側面図、図３は図１に示すＬＥＤ照射装置の照度分布図である。図１及び図２において、１は熱伝導性材で構成してなる放熱基板であって、アルミニュームあるいはセラミックで構成してある。同放熱基板は例えば厚さ１．０ｍｍ、縦幅２５．０ｍｍ、横幅３４．０ｍｍに形成し、ＬＥＤ素子への配線、電源用の電極等のパターンが印刷されている。２は放熱基板１に、等間隔で且つ直線状に配置してなる複数のＬＥＤ素子である。ＬＥＤ素子２は例えば、消費電力１ワット程度の実装型ＬＥＤを、８ｍｍ間隔で５個配置して構成してある。

３は放熱基板と密接して組み合わせて構成してなる放熱ブロックであって、例えばアルミニュームあるいはセラミックで構成し、トラフ形状の反射面４を有して構成し、同反射面４からは平行光が照射されるように、反射面４の焦点位置にＬＥＤ素子２を配置して構成してある。
また同反射面４の表面は、例えば表面研磨あるいはコーティング等の処理を施した後、アルミニューム等の反射膜蒸着処理し、保護するように構成してある。
また放熱ブロックは、例えば厚さ４．０ｍｍ、縦幅２５．０ｍｍ、横幅３４．０ｍｍに形成してある。また放熱ブロック３の一部に電源用のコネクター５が設けられＬＥＤ素子と接続してある。また放熱基板１と放熱ブロック３には、数箇所に貫通穴６を設け、放熱基板１と放熱ブロック３をビス７で結合するように構成してある。

図１及び図２に示すように構成すると、ＬＥＤ素子から発生した熱が放熱基板１を介して放熱ブロック３に伝達され、放熱基板１と放熱ブロック３の表面から効果的に放熱され、ＬＥＤ素子の温度上昇が抑制される。その結果、放熱基板１の温度変化が緩やかになり、短い時間、大きな光出力を必要とする場合、ＬＥＤ素子に大きな電流を供給しても、ＬＥＤ素子の急激な温度上昇を抑制することが可能となる。

実施例１によると、図３に示すように、横長の照射光が得られ、液晶基板等のＬＥＤ照射装置として利用すると、液晶基板上の細かい傷、パーティクル等が光の反射や屈折により浮き出されるために画像処理が容易となり、良否判定を短時間に確実に行うことができる。

次に本発明に係るＬＥＤ照射装置の実施例２を図４乃至図７について説明する。
図４は本発明に係るＬＥＤ照射装置の斜視図、図５は本発明に係るＬＥＤ照射装置の側面図、図６は図１に示すＬＥＤ照射装置の照度分布図、図７は実施例図である。実施例２は、実施例１で記載した等間隔で且つ直線状に複数のＬＥＤ素子２を有する放熱基板１と放熱ブロック３を上下方向に複数積層して照射ブロック１０を構成してある。放熱基板１と放熱ブロック３は例えば四段積層して構成する。放熱ブロック３はトラフ形状の反射面を有して構成し、同反射面４からは平行光が照射されるように構成してある。
また各放熱基板１と放熱ブロック３に設けた数箇所に貫通穴６にビス７を貫通し結合するように構成してある。

１１は照射ブロック１０の背面に密接して構成した放熱体であって、照射ブロック１０と組み合わせて照射ユニット１３を構成してある。放熱体１１は、例えばアルミニュームで構成してある。放熱体１１は、例えば厚さ２０ｍｍ、縦幅２５ｍｍ、横幅３４ｍｍに構成してある。

放熱基板１と放熱ブロック３を例えば４段を組み合わせて構成すると、照射ブロック１０は、例えば厚さ２０ｍｍ、縦幅２５ｍｍ、横幅３４ｍｍになる。同構成における照度分布は図６に示すとおりとなる。また図７に示すように円柱状のレンズ、例えばシリンドリカルレンズ２０で縦方向に集光することにより、より強力なライン上の光出力を得ることができ、液晶ガラス等のＬＥＤ照射装置として効果的に利用することができる。

また図４乃至図６に示すＬＥＤ照射装置によると、実施例１と同様に、ＬＥＤ素子から発生した熱が放熱基板１を介して放熱ブロック３と放熱体１１に伝達され、放熱基板１と、放熱ブロック３と、放熱体１１に伝達され表面から効果的に放熱され、ＬＥＤ素子の温度上昇が抑制される。また放熱基板１の熱容量が放熱ブロック３と放熱体１１に加わるため、ＬＥＤ素子の温度変化が緩やかなり、短い時間、大きな光出力を必要とする場合、ＬＥＤ素子に大きな電流を供給しても、ＬＥＤ素子の急激な温度上昇を抑制することが可能となる。

また実施例２によると、図６に示すように、所望の幅を有する平行光が照射されるので、半円柱状のシリンドリカルレンズ等により集光することで、より強力な横長の照射光が得ることができ、液晶基板等を検査する検査装置として利用すると、良否判定を短時間に確実に行うことができる。

次に本発明に係るＬＥＤ照射装置の実施例３を図８乃至図１０について説明する。図８は本発明に係るＬＥＤ照射装置の斜視図、図９は本発明に係るＬＥＤ照射装置の側面図、図１０は図８に示すＬＥＤ照射装置の照度分布図である。図８及び図９において、３１は実施例１に示したものと同じく、熱伝導性材で構成してなる放熱基板であって、アルミニュームあるいはセラミックで構成してある。同放熱基板はアルミニュームの場合は、例えば厚さ１．０ｍｍ、縦幅２５．０ｍｍ、横幅３４．０ｍｍに形成してある。
３２は放熱基板１に、等間隔で且つ直線状に配置してなる複数のＬＥＤ素子である。ＬＥＤ素子３２は例えば、消費電力１ワット程度の実装型ＬＥＤを、８ｍｍ間隔で５個配置して構成する。

３３は放熱基板と密接して組み合わせて構成してなる放熱ブロックであって、例えばアルミニュームあるいはセラミックで構成し、半凹面反射面３４を有して構成してある。半凹面反射面３４からは平行光が照射されるように、半凹面反射面３４の焦点位置にＬＥＤ素子３２を配置して構成してある。

実施例３によると、放熱ブロックは半凹面反射面を有し、同反射面からは平行光が照射されるので、図１０に示すように横長の照度分布となり、検査装置として利用すると、良否の判定を短時間に確実に行うことができる。

実施例３によると、実施例２と同様に、ＬＥＤ素子から発生した熱が放熱基板３１を介して放熱ブロック３３に伝達され、放熱基板３１と放熱ブロック３３の表面から効果的に放熱され、ＬＥＤ素子の温度上昇が抑制される。また放熱基板３１の熱容量が放熱ブロック３３に加わるためＬＥＤ素子の温度変化が緩やかなり、短い時間、大きな光出力を必要とする場合、ＬＥＤ素子に大きな電流を供給しても、ＬＥＤ素子の急激な温度上昇を抑制することが可能となる。

以下本発明に係るＬＥＤ照射装置の実施例４を図１１乃至図１４について説明する。
図１１は本発明に係るＬＥＤ照射装置の斜視図、図１２（イ）と（ロ）は本発明に係るＬＥＤ照射装置の側面図と正面図、図１３は図１１に示すＬＥＤ照射装置の照度分布図、図１４は実施例図である。実施例４における３１は実施例３に示したものと同じく、熱伝導性材で構成してなる放熱基板であって、アルミニュームあるいはセラミックで構成してある。同放熱基板はアルミニュームの場合は、例えば厚さ１．０ｍｍ、縦幅２５．０ｍｍ、横幅３４．０ｍｍに形成したものを放熱ブロックと組み合わせ例えば四段積層して照射ブロックを構成してある。３２は放熱基板３１に、等間隔で且つ直線状に配置してなる複数のＬＥＤ素子である。ＬＥＤ素子３２は例えば、消費電力１ワット程度の実装型ＬＥＤを、８ｍｍ間隔で５個配置して構成する。

放熱基板３１と放熱ブロック３３を例えば４段を組み合わせて構成すると、照射ブロック４０は、例えば厚さ２０ｍｍ、縦幅２５ｍｍ、横幅３４ｍｍになる。同構成における照度分布は図１３に示すとおりとなる。また図１４に示すように例えばフライアイレンズを使用すると、被照射面の照度の均一化を図り、プロジェクター等の画像機器のＬＥＤ照射装置として効果的に利用することができる。３５は照射ブロック４０の背面に密接して構成した放熱体であって、照射ブロック４０と組み合わせて照射ユニット５０を構成してある。

実施例４によると、実施例２と同様に、ＬＥＤ素子から発生した熱が放熱基板３１を介して放熱ブロック３３に伝達され、放熱基板３１と放熱ブロック３３の表面から効果的に放熱され、ＬＥＤ素子の温度上昇が抑制される。また放熱基板３１の熱容量に放熱ブロック３３に加わるために、温度変化が緩やかなり、短い時間、大きな光出力を必要とする場合、ＬＥＤ素子に大きな電流を供給しても、ＬＥＤ素子の急激な温度上昇を抑制することが可能となる。

本発明に係るＬＥＤ照射装置の斜視図。図１に示すＬＥＤ照射装置の側面図。図１に示すＬＥＤ照射装置の照度分布図。本発明に係る他のＬＥＤ照射装置の斜視図。図４に示すＬＥＤ照射装置の側面図。図４に示すＬＥＤ照射装置の照度分布図。図４の実施例図。本発明に係る他のＬＥＤ照射装置の斜視図。図７に示すＬＥＤ照射装置の側面図。図７に示すＬＥＤ照射装置の照度分布図。本発明に係る他のＬＥＤ照射装置の斜視図。図１２（イ）並びに（ロ）は図１１に示すＬＥＤ照射装置の側面図並びに正面図。図１１に示すＬＥＤ照射装置の照度分布図。図１１に示すＬＥＤ照射装置の実施例図。

符号の説明

１放熱基板
２ＬＥＤ素子
３放熱ブロック
４反射面
５コネクター
６貫通穴
７ビス
１０照射ブロック
１１放熱体
１３照射ユニット
２０シリンドリカルレンズ
３１放熱基板
３２ＬＥＤ素子
３３放熱ブロック
３４半凹面反射面
３５放熱体
４０照射ブロック
５０照射ユニット

Claims

熱伝導性材で構成してなる放熱基板に等間隔で且つ直線状に複数のＬＥＤ素子を配置し、また同放熱基板の上面に、トラフ形状及び／又は半凹面形状の反射面を有する端面に電源用のコネクタ開口部が設けられた放熱ブロックを密接して組み合わせ、前記ＬＥＤ素子から発生する熱を前記放熱基板と前記放熱ブロックの外表面から放熱させるとともに、前記ＬＥＤ素子を放熱ブロックの反射面から平行光が照射されるように、前記反射面の焦点位置に配置した照射ブロックを設けたことを特徴とする照射装置。
前記照射ブロックを上下方向に複数積層するとともに、前記照射ブロックを構成する端面に電源用のコネクタ開口部が設けられた前記放熱ブロックの背面の端面に放熱体を密接して照射ユニットを構成し、ＬＥＤから発生する熱を前記放熱基板と前記放熱ブロックと前記放熱体各々の外表面から放熱するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の照射装置。