JP4869293B2 - Ｌｅｄ面照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば画像処理検査等において被検査物を照明するために用いられるＬＥＤ面照明装置に関する。

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被検査物を照明するためのＬＥＤ面照明装置が用いられている。

このようなＬＥＤ面照明装置には次のようなタイプのものがある。第１のタイプのＬＥＤ面照明装置は、サイドビュー型の複数のＬＥＤと、複数のＬＥＤが実装されるプリント配線基板と、を有する照明手段を複数備えている（例えば、特許文献１参照）。複数のＬＥＤは、その各々の発光部が外側を向くようにしてプリント配線基板の一側端部に並べて実装されている。複数の照明手段は相互に対向して配設され、各照明手段のＬＥＤからの光が被検査物に向けて直接的に照射される。

また、第２のタイプのＬＥＤ面照明装置は、開口部を有するケース部材と、ケース部材の内部に配設されたプリント配線基板と、プリント配線基板の片面に面状に実装された複数のＬＥＤと、ケース部材の開口部に取り付けられた拡散カバー部材と、を備えている（例えば、特許文献２参照）。複数のＬＥＤが点灯されると、ＬＥＤからの光は拡散カバー部材を通して被検査物に照射される。

特願２００７−１９７０３２号特許請求の範囲、明細書及び図面 特開２００３−０９２４２８号公報

第１のタイプのＬＥＤ面照明装置では、広い照射面積を得るためには、多数の照明手段を相互に対向して配設しなければならず、それ故に、複数の照明手段の厚さ方向の大きさが大きくなり、ＬＥＤ面照明装置全体が大型化してしまうという問題がある。

また、第２のタイプのＬＥＤ面照明装置では、広い照射面積を得るためにはプリント配線基板の大きさを大きくすればよく、ＬＥＤ面照明装置の厚みを小さく抑えながら広い照射面積を得ることができるが、次のような問題がある。即ち、上述のような従来のＬＥＤ面照明装置では、画像処理検査の目的などに応じて、被検査物を低い照度で照明して画像処理検査を行う場合があり、このような場合には、ＬＥＤの実装密度を小さくすることによって、ＬＥＤからの光の光量を低下させている。しかしながら、このようにＬＥＤの実装密度を小さくすると、ＬＥＤの配置間隔が大きくなり、それ故に、被検査物に拡散照射される光に照度ムラが生じるという問題がある。

本発明の目的は、ＬＥＤの実装密度を小さくした場合であっても、照度ムラが生じるのを抑制することができるとともに、薄型化を図ることができるＬＥＤ面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ＬＥＤ面照明装置では、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、前記プリント配線基板に添設されたプレート状又はシート状の拡散反射部材と、を有する照明ユニットを複数備え、
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、前記拡散反射部材の上面は、前記ＬＥＤからの光を拡散反射させるための拡散反射面に構成され、前記拡散反射部材は前記プリント配線基板の前記ＬＥＤが実装された一側端部から外側に所定長延びており、
前記複数の照明ユニットは、それらの前記拡散反射部材が階段の踏み台になるように階段状に偏倚されるとともに、左右及び／又は前後に対して略対称的に対向して配設されることを特徴とする。

また、本発明の請求項２に記載のＬＥＤ面照明装置では、前記拡散反射部材の下面は、前記ＬＥＤからの光を拡散反射させるための拡散反射面に構成さ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ＬＥＤ面照明装置では、階段状に設けられた前記複数の照明ユニットの最上段の照明ユニットから所定間隔を有して被検査物を載置するための拡散カバー部材が設けられたことを特徴とする。

また、本発明の請求項４に記載のＬＥＤ面照明装置では、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ＬＥＤ面照明装置によれば、プリント配線基板の一側端部に実装された複数のＬＥＤからの光は拡散反射部材の上面の拡散反射面で拡散反射され、この拡散反射光が被検査物に向けて拡散照射される。従って、従来のように複数のＬＥＤを面状に実装した場合よりもＬＥＤの実装密度が小さくなるが、被検査物に拡散照射される光に照度ムラが生じるのを抑制することができる。また、複数の照明ユニットは、それらの拡散反射部材が階段の踏み台になるように階段状に偏倚されるとともに、左右及び／又は前後に対して略対称的に対向して配設されるので、上述した従来の第１のタイプのＬＥＤ面照明装置のように、照射面積を広くした場合であっても、ＬＥＤ面照明装置の厚さ方向の大きさが大きくなることが無く、ＬＥＤ面照明装置全体を薄型化することが可能となる。

また、本発明のＬＥＤ面照明装置によれば、拡散反射部材の下面は、ＬＥＤからの光を拡散反射させるための拡散反射面に構成されているので、ＬＥＤからの有効発光角内の光を被検査物への拡散照射に効率良く寄与させることができる。

また、本発明のＬＥＤ面照明装置によれば、階段状に設けられた複数の照明ユニットの最上段の照明ユニットから所定間隔を有して被検査物を載置するための拡散カバー部材が設けられているので、この拡散カバー部材によってＬＥＤからの光を外部に拡散照射させることができ、被検査物を均一に照明することができる。

また、本発明のＬＥＤ面照明装置によれば、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。各照明ユニットと被検査物との離間距離はそれぞれ相違し、例えば、最上段から２段目の照明ユニットと被検査物との離間距離は、最上段の照明ユニットと被検査物との離間距離よりも長くなる。このため、最上段から２段目の照明ユニットのＬＥＤからの光による照度は、最上段の照明ユニットのＬＥＤからの光による照度よりも小さくなる。従って、被検査物との離間距離に応じて、調光手段によって照明ユニット毎にＬＥＤをそれぞれ独立して調光することによって、各照明ユニットのＬＥＤからの光による照度をほぼ等しくなるように調節することができ、これにより被検査物を均一に照明することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明に従うＬＥＤ面照明装置の各種実施形態について説明する。
［第１の実施形態］
まず、図１及び図２を参照して、第１の実施形態のＬＥＤ面照明装置について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態によるＬＥＤ面照明装置を示す概略斜視図であり、図２は、図１中のＡ−Ａ線による概略断面図である。

図１及び図２を参照して、図示のＬＥＤ面照明装置１は、開口部２ａを有するケース部材２と、ケース部材２の内部に配設された複数の照明ユニット３と、ケース部材２の開口部２ａに取り付けられたプレート状の拡散カバー部材４と、を備えている。ケース部材２は、例えばアルミニウムや鉄などの金属や合成樹脂などから形成されている。

以下、照明ユニット３の構成について説明する。照明ユニット３は、プリント配線基板５と、プリント配線基板５に実装された複数のＬＥＤ６と、プリント配線基板５に添設されたプレート状の拡散反射部材７と、を有している。

ＬＥＤ６は、その実装面（即ち、プリント配線基板５の片面）に対して実質上平行に発光される発光部６ａ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。この発光部はＬＥＤ６の一側部に設けられており、発光部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、ＬＥＤ６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、ＬＥＤ６が発光される。なお、ＬＥＤ６の高さは、約０．４ｍｍである。

プリント配線基板５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５の厚みは、約１．０ｍｍである。プリント配線基板５及び拡散反射部材７の両端部にはそれぞれ、固定用ネジ８が挿通される貫通孔が設けられている。プリント配線基板５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５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ＬＥＤ６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ＬＥＤ６は、それらの発光部が外側を向くようにして、プリント配線基板５の片面における一側端部に並べて取り付けられている。また、一対の電極端子部にはそれぞれ、後述する点灯制御手段（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。

拡散反射部材７は例えばアルミニウムや鉄などの金属から形成され、横長のプレート状に構成されている。拡散反射部材７の厚みは、約１．０ｍｍである。拡散反射部材７の両面は、ＬＥＤ６からの光を拡散反射させるための拡散反射面に構成されている。拡散反射部材７はプリント配線基板５の他面に取り付けられてプリント配線基板５の一側端部から外側に所定長延びている。

次に、かかる照明ユニット３を複数個用意してケース部材２内に設置する構成について説明する。ケース部材２の内底部には、例えばアルミニウムや鉄などの金属から形成された高さの異なる複数の間隔保持パイプ９が支持されている。なお、図１においては、間隔保持パイプ９の図示は省略してある。

ケース部材２内の中央部における内底部には一対の照明ユニット３が支持され、固定用ネジ８がプリント配線基板５及び拡散反射部材７の各貫通孔を通してケース部材２の内底部に設けられたネジ孔に螺着される。また、その外側には更に一対の照明ユニット３が間隔保持パイプ９の上端部に支持され、固定用ネジ８がプリント配線基板５及び拡散反射部材７の各貫通孔並びに間隔保持パイプ９の内部を通してケース部材２の内底部に設けられたネジ孔に螺着される。以下同様にして、照明ユニット３が間隔保持パイプ９の上端部に支持されることによって、複数の照明ユニット３は、それらの拡散反射部材７が階段の踏み台になるように階段状に偏倚されるとともに、左右（図２において左右）に対して略対称的に対向して配設される。また、隣接する一対の照明ユニット３の間には、約２〜３ｍｍの高さを有する放熱空間１０が形成される。

次に、本実施形態のＬＥＤ面照明装置１による照明方法について説明する。階段状に設けられた複数の照明ユニット３の最上段の照明ユニット３から所定間隔を有して設けられた拡散カバー部材４には、例えば液晶パネルなどの被検査物（図示せず）が載置され、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３のＬＥＤ６にそれぞれ供給されると、ＬＥＤ６が発光される。ＬＥＤ６からの光は、拡散反射部材７の上面の拡散反射面にて拡散反射され、この拡散反射光が拡散カバー部材４を通して被検査物に向けて拡散照射される。

なお、ケース部材２の内部には、ＬＥＤ６を点灯制御するための点灯制御手段が配設されている。この点灯制御手段は調光手段を備えており、この調光手段によって各照明ユニット３毎にＬＥＤ６をそれぞれ独立して調光することができる。例えば、最上段、中上段、中下段及び最下段の各照明ユニット３と被検査物との離間距離はこの順に大きくなるので、最上段、中上段、中下段及び最下段の各照明ユニット３のＬＥＤ６からの光の光量をこの順に大きくなるように調節することによって、各照明ユニット３のＬＥＤ６からの光による照度をほぼ等しくなるように調節することができ、被検査物を均一に照明することができる。

本実施形態のＬＥＤ面照明装置１では、プリント配線基板５の一側端部に実装されたＬＥＤ６からの光は拡散反射部材７の上面の拡散反射面にて拡散反射され、この拡散反射光が拡散カバー部材４を通して被検査物に拡散照射される。従って、従来のように複数のＬＥＤ６を面状に実装した場合よりもＬＥＤ６の実装密度は小さくなるが、被検査物に拡散照射される光に照度ムラが生じるのを抑制することができる。

ＬＥＤ６がそれぞれ発光される際に発生する熱は、次のようにして放熱される。ＬＥＤ６からの熱はプリント配線基板５及び拡散反射部材７に伝達され、これらプリント配線基板５及び拡散反射部材７より放熱される。ケース部材２が金属から構成されている場合には、ＬＥＤ６からの熱は、プリント配線基板５、拡散反射部材７及び間隔保持パイプ９を介してケース部材２に伝達され、このケース部材２より放熱される。ケース部材２の内部の空気が隣接する一対の照明ユニット３の間の放熱空間１０に流入されると、この空気の流れにより、ＬＥＤ６からの熱を効率良く放熱させることができる。あるいは、ケース部材２に冷却ファン装置（図示せず）を配設し、この冷却ファン装置からの風を放熱空間１０に送り込んで放熱させるようにしてもよい。

また、ＬＥＤ６の各発光部が上方（又は下方）を向くようにして、各照明ユニット３を傾斜させて支持するように構成してもよい。このように構成することによって、拡散反射面により拡散反射された光は被検査物の外周部（又は中央部）に向けて照射され、被検査物の外周部（又は中央部）を高い照度で照明することができる。

また、隣接する一対の照明ユニット３において、上側の照明ユニット３の拡散反射部材７が、下側の照明ユニット３のＬＥＤ６よりも外側に幾分突出するように構成してもよい。このように構成することによって、下側の照明ユニット３のＬＥＤ６から上方に向けて照射された光は、上側の照明ユニット３の拡散反射部材７の下面の拡散反射面にて拡散反射され、ＬＥＤ６からの有効発光角内の光を被検査物への拡散照射に効率良く寄与させることができる。

［第２の実施形態］
次に、図３を参照して、ＬＥＤ面照明装置の第２の実施形態について説明する。図３は、本発明の第２の実施形態によるＬＥＤ面照明装置の概略断面図である。なお、以下に示す各実施形態において、上記第１の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ＬＥＤ面照明装置１Ａでは、ケース部材２Ａの内部の両側にはそれぞれ、複数の照明ユニット３がそれらの拡散反射部材７が階段の踏み台になるように階段状に偏倚されるとともに、左右（図３において左右）に対して略対称的に対向して配設されている。

本実施形態のＬＥＤ面照明装置１Ａでは、ＬＥＤ６からの光による照明範囲を拡げることができ、例えば被検査物としての大型液晶パネルなどを照明する際に好都合に適用することができる。

［第３の実施形態］
次に、図４を参照して、ＬＥＤ面照明装置の第３の実施形態について説明する。図４は、本発明の第３の実施形態によるＬＥＤ面照明装置の概略斜視図である。

本実施形態によるＬＥＤ面照明装置１Ｂでは、ケース部材２Ｂの内部には、上記第１の実施形態の照明ユニット３と実質上同一に構成された複数の照明ユニット３Ｂが、それらの拡散反射部材７Ｂが階段の踏み台になるように階段状に偏倚されるとともに、左右（図４において左上から右下）及び前後（図４において右上から左下）に対して略対称的に対向して配設されている。従って、本実施形態においても、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ＬＥＤ面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、拡散反射部材７（７Ｂ）をプレート状に構成したが、シート状（フィルム状を含む）に構成してもよい。
また、上記各実施形態では、照明ユニット３（３Ｂ）を４段に構成したが、２段又は３段でもよく、あるいは５段以上に構成してもよい。

本発明の第１の実施形態によるＬＥＤ面照明装置を示す概略斜視図である。 図１中のＡ−Ａ線による概略断面図である。 本発明の第２の実施形態によるＬＥＤ面照明装置の概略断面図である。 本発明の第３の実施形態によるＬＥＤ面照明装置の概略斜視図である。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ ＬＥＤ面照明装置
３，３Ｂ 照明ユニット
４，４Ａ，４Ｂ 拡散カバー部材
５，５Ｂ プリント配線基板
６ ＬＥＤ
６ａ 発光部
７，７Ｂ 拡散反射部材

Claims (4)

1. 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、前記プリント配線基板に添設されたプレート状又はシート状の拡散反射部材と、を有する照明ユニットを複数備え、
   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、前記拡散反射部材の上面は、前記ＬＥＤからの光を拡散反射させるための拡散反射面に構成され、前記拡散反射部材は前記プリント配線基板の前記ＬＥＤが実装された一側端部から外側に所定長延びており、
   前記複数の照明ユニットは、それらの前記拡散反射部材が階段の踏み台になるように階段状に偏倚されるとともに、左右及び／又は前後に対して略対称的に対向して配設されることを特徴とするＬＥＤ面照明装置。
2. 前記拡散反射部材の下面は、前記ＬＥＤからの光を拡散反射させるための拡散反射面に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ面照明装置。
3. 階段状に設けられた前記複数の照明ユニットの最上段の照明ユニットから所定間隔を有して被検査物を載置するための拡散カバー部材が設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ面照明装置。
4. 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１〜３のいずれかに記載のＬＥＤ面照明装置。

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