JP5097913B2 - 光源ユニット及び面発光装置 - Google Patents
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Description
本発明は、光源ユニット及びこの光源ユニットを用いた面発光装置に関するものである。
従来の光源ユニットとしては、特許文献１に示すように、複数のＬＥＤが直線状に配列されたＬＥＤ基板を、レンズアレイを保持するホルダに固定する際に、ベースをＬＥＤ基板の下面に接触して設け、ホルダ、ＬＥＤ基板及びベースを複数のクランプにより挟持することによって固定しているものがある。
しかしながら、このようなものでは部品点数が増大してしまうだけでなく、クランプでホルダ、ＬＥＤ基板及びベースを挟持する際に、ホルダ、ＬＥＤ基板及びベースを位置決めした状態で例えば仮止め等しながらクランプで挟持させる必要があり、組み立ての作業性が悪いという問題がある。また、ＬＥＤ基板が細幅になればなるほど各部品が小型化して組み立て作業が難しくなるという問題がある。
また、他の光源ユニットとして、複数のＬＥＤが直線状に配列されたＬＥＤ基板と、このＬＥＤ基板の下面に接触して設けられる粘弾性を有する熱伝導部材と、この熱伝導部材の下面に接触して設けられる放熱部材と、ＬＥＤ基板の光射出側前方を覆う頂板部と、この頂板部の長手方向端部から延出し、ＬＥＤ基板、熱伝導部材及び放熱部材を挟むように設けられた対をなす側板部とを有するブラケット部材と、を備えるものがある。この光源ユニットにおいて、頂板部にはＬＥＤを収容するための長手方向に延びるＬＥＤ収容部が形成され、側板部には、放熱部材の側面に設けた係止凹部に係止するために係止爪が設けられている。そして、ＬＥＤ基板、熱伝導部材及び放熱部材が重ね合わされた状態において、ＬＥＤ基板の上方（光射出側前方）からブラケット部材を覆い被せて、ブラケット部材の側板部に設けた係止爪を、放熱部材の側面に設けた係止凹部に嵌め込んで組み立てるように構成されている。
しかしながら、ブラケット部材をＬＥＤ基板の上方から覆い被せて組み立てる方法では、ＬＥＤ収容部の開口縁がＬＥＤに接触してしまい、ＬＥＤを傷つけてしまうという問題がある。また、ＬＥＤ基板が粘弾性を有する熱伝導部材上に載置されていることから、ＬＥＤ収容部の開口縁がＬＥＤに接触することによって、ＬＥＤ基板が変形してしまうという問題がある。特に、ＬＥＤ基板が細幅のものであれば、ＬＥＤ収容部の開口縁とＬＥＤとの接触によってＬＥＤ基板が変形し易く、ＬＥＤ収容部内にＬＥＤが確実に収容されないまま組み立てられてしまうという問題がある。
そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決するためになされたものであり、部品点数を削減するとともに、組み立て作業を簡単化しつつ、ＬＥＤの損傷を防止し、ＬＥＤとブラケット部材との位置決めを確実にすることをその主たる所期課題とするものである。
すなわち本発明に係る光源ユニットは、複数のＬＥＤが長手方向に列状に配置された長尺状のＬＥＤ基板と、前記ＬＥＤ基板の下面に接触して設けられ、粘弾性を有する熱伝導部材と、前記熱伝導部材の下面に接触して設けられる放熱部材と、前記ＬＥＤ基板の光射出側前方を覆い、前記ＬＥＤから出た光を外部に射出する長尺状の頂板部と、この頂板部の長手方向端部から延出し、前記ＬＥＤ基板、前記熱伝導部材及び前記放熱部材を挟むように設けられた対をなす側板部とを有するブラケット部材と、を備え、前記頂板部が、前記ＬＥＤを収容するための長手方向に延びるＬＥＤ収容部を有し、前記ブラケット部材の側板部又は前記放熱部材の一方が、長手方向に沿ってスライド溝を有し、前記ブラケット部材の側板部又は前記放熱部材の他方が、前記スライド溝にスライド可能に係止する係止爪を有し、前記放熱部材、前記熱伝導部材及び前記ＬＥＤ基板をこの順で重ね合わせた状態で、前記スライド溝に前記係止爪が係止するように前記ブラケット部材及び前記放熱部材をスライド移動させることによって、前記ＬＥＤ収容部内に前記ＬＥＤが収容されるようにするとともに、前記頂板部の下面が前記ＬＥＤ基板の上面を押圧することより、前記放熱部材、前記熱伝導部材、前記ＬＥＤ基板及び前記ブラケット部材を互いに押圧接触させるように構成していることを特徴とする。
このようなものであれば、ブラケット部材の側板部又は放熱部材の一方に設けたスライド溝に、ブラケット部材の側板部又は放熱部材の他方に設けた係止爪が係止するように、ブラケット部材及び放熱部材をスライド移動させて、放熱部材、熱伝導部材、ＬＥＤ基板及びブラケット部材を組み立てる構成としているので、部品点数を削減しながらも、簡単に組み立てることができる。また、スライド移動させることによってＬＥＤ収容部内にＬＥＤを収容させるようにしているので、ＬＥＤ収容部の開口縁がＬＥＤに接触してＬＥＤを傷付けることを防止することができるとともに、ＬＥＤ基板が部分的に熱伝導部材側にゆがみ、頂板部及びＬＥＤの位置関係が設計と異なることを防止することができる。
前記頂板部において、前記ＬＥＤ収容部に対向する上面にシリンドリカルレンズ部が形成されていることが望ましい。これならば、シリンドリカルレンズ部とＬＥＤとの位置関係を確実に決めることができる。
また、本発明に係る面発光装置は、概略矩形状をなす導光板と、前記導光板の各周端面に設けられ、その導光板内に光を導光する光源ユニットと、前記導光板及び前記光源ユニットを収容するケーシングと、を備え、前記光源ユニットが、複数のＬＥＤが長手方向に列状に配置された概略長尺状のＬＥＤ基板と、前記ＬＥＤ基板の下面に接触して設けられ、粘弾性を有する熱伝導部材と、前記熱伝導部材の下面に接触して設けられる放熱部材と、前記ＬＥＤ基板の光射出側前方を覆い、前記ＬＥＤから出た光を外部に射出する概略長尺状の頂板部と、この頂板部の長手方向端部から延出し、前記ＬＥＤ基板、前記熱伝導部材及び前記放熱部材を挟むように設けられた対をなす側板部とを有するブラケット部材と、を備え、前記頂板部が、前記ＬＥＤを収容するための長手方向に延びるＬＥＤ収容部を有し、前記ブラケット部材の側板部又は前記放熱部材の一方が、長手方向に沿ってスライド溝を有し、前記ブラケット部材の側板部又は前記放熱部材の他方が、前記スライド溝にスライド可能に係止する係止爪を有し、前記放熱部材、前記熱伝導部材及び前記ＬＥＤ基板をこの順で重ね合わせた状態で、前記スライド溝に前記係止爪が係止するように、前記ブラケット部材及び前記放熱部材をスライド移動させることによって、前記ＬＥＤ収容部内に前記ＬＥＤが収容されるようにするとともに、前記頂板部の下面が前記ＬＥＤ基板の上面を押圧することより、前記放熱部材、前記熱伝導部材、前記ＬＥＤ基板及び前記ブラケット部材を互いに押圧接触させるように構成していることを特徴とする。
このように構成した本発明によれば、部品点数を削減するとともに、組み立て作業を簡単化しつつ、ＬＥＤの損傷を防止し、ＬＥＤとブラケット部材との位置決めを確実にすることができる。
以下に本発明に係る面発光装置の一実施形態について図面を参照して説明する。
＜装置構成＞
本実施形態に係る面発光装置１００は、図１に示すように、例えば検査物（ワーク）Ｗの所定照射領域に光を照射するもので、撮像装置Ｋで前記所定照射領域を撮影し、得られた画像データを、画像処理装置（図示しない）で取り込んで傷等の有無の自動表面検査を行う製品検査システム等に用いられる。
本実施形態に係る面発光装置１００は、図１に示すように、例えば検査物（ワーク）Ｗの所定照射領域に光を照射するもので、撮像装置Ｋで前記所定照射領域を撮影し、得られた画像データを、画像処理装置（図示しない）で取り込んで傷等の有無の自動表面検査を行う製品検査システム等に用いられる。
具体的にこのものは、検査物Ｗに対して均一無影拡散光を照射するものであり、図１及び図２に示すように、概略矩形状をなす導光板２と、当該導光板２の各周端面に設けられ、その導光板２内にライン光を導光する複数（本実施形態では４つ）のライン光源ユニット３と、導光板２及びライン光源ユニット３を収容するケーシング４と、を備えている。なお、図１中の符号１０は表面保護板である。
導光板２は、平面視において概略矩形状をなす平板であり、各周端面から導入されたＬＥＤ５２からの光を内部で拡散して光射出面である下面２ａから下方に設けられた検査物Ｗのほぼ全天から拡散光を照射するものである。また、導光板２の上面２ｂの上方には、検査物Ｗを撮像するための撮像装置Ｋが設けられている。そして導光板２は、検査物Ｗからの反射光を透過して撮像装置Ｋに導くための光透過性を有する構成としている。
ライン光源ユニット３は、ケーシング４に設けられた取付凹部に収容されて固定されるものであり、図３に示すように、概略直方体形状をなすものである。
その具体的な構成は、図３及び図４に示すように、複数のＬＥＤ５２が長手方向に一列に直線状に配置された長尺状のＬＥＤ基板５と、ＬＥＤ基板５の下面に接触して設けられる熱伝導部材６と、熱伝導部材６の下面に接触して設けられる放熱部材７と、ＬＥＤ基板５、熱伝導部材６を取り囲むように放熱部材７に固定されるブラケット部材８と、を備えている。
ＬＥＤ基板５は、特に図４に示すように、帯状のプリント配線基板５１の表面に、複数のＬＥＤ５２を、光軸を一定方向に揃えて略直線状に１列に等間隔に機械実装したものである。本実施形態のＬＥＤ５２は、薄い矩形板状をなすパッケージの中央にＬＥＤ素子を配設した表面実装型のものである。
熱伝導部材６は、ＬＥＤ基板５の下面の略全面に接触するものであり、配線基板５１と略同じ幅を有する帯状の平板でシリコーン等の所定の粘弾性及び絶縁性を有する素材で形成されている。そして、ブラケット部材８と放熱部材７が固定されることにより、熱伝導部材６は、配線基板５１の裏側に配した抵抗等の部品を包み込むように変形し、配線基板５１に理想的に面接触してＬＥＤ５２から放熱部材７への熱伝導効率を高める役割を果たす。
放熱部材７は、熱伝導部材６の下面の略全面に接触するものであり、熱伝導部材６の下面に面接触する平面状の頂面７ａを有する等断面形状をなす例えばアルミ製のものである。そして、頂面７ａに略垂直な放熱部材７の両側面７ｂ、７ｃには、長手方向に沿って長手方向一方の端面から他方の端面に亘ってスライド溝７１が形成されている。また、放熱部材７には、ケーシング４に位置決め固定するための位置決め凹部７２が長手方向に沿って設けられている。
ブラケット部材８は、長手方向から見て概略コの字形状をなし、光透過性を有する材料から形成されており、放熱部材７、熱伝導部材６及びＬＥＤ基板５を重ね合わせた状態において、ＬＥＤ基板５及び熱伝導部材６の上面及び側面を覆うようにして放熱部材７に固定されるものである。具体的にブラケット部材８は、ＬＥＤ基板５の光射出側前方を覆い、ＬＥＤ５２から出た光を外部に射出する長尺状の頂板部８１と、この頂板部８１の長手方向端部から延出し、ＬＥＤ基板５、熱伝導部材６及び放熱部材７を挟むように設けられた対をなす側板部８２とを有する。
頂板部８１は、ブラケット部材８が放熱部材７に固定された状態において、各ＬＥＤ５２から等距離となるように、ＬＥＤ基板５の光射出側前方に設けられている。つまり、頂板部８１とＬＥＤ基板５とは、長手方向に沿って略平行となるように構成される。また、頂板部８１は、長手方向一方の端面から他方の端面に亘ってＬＥＤ５２を収容するためのＬＥＤ収容部８１１が長手方向に沿って形成されている。さらに、頂板部８１の下面８１ａは平面状であり、組み立てられた状態において、ＬＥＤ基板５の上面に面接触する。一方、頂板部８１の上面８１ｂには、ＬＥＤ収容部８１１に対向するように、ＬＥＤ収容部８１１に沿ってシリンドリカルレンズ部８１２が形成されている。
側板部８２は、頂板部８１の幅方向に対して略垂直な方向に延設されている。また、側板部８２の内面には、放熱部材７の側面に形成されたスライド溝７１にスライド可能に係止する係止爪８２１が形成されている。この係止爪８２１は、長手方向に沿って間欠的に且つ等間隔に側板部８２に設けられている。なお、放熱部材７に設けられたスライド溝７１及びブラケット部材８の側板部８２に設けられた係止爪８２１により、放熱部材７にブラケット部材８を固定するための固定機構が構成される。
次に、このように構成した光源ユニット３の組み立て方法について図５及び図６を参照して説明する。
まず、図５に示すように、放熱部材７の頂面７ａ上に熱伝導部材６を長手方向に沿って載置する。そして、その熱伝導部材６の上面上にＬＥＤ５２が機械実装されたＬＥＤ基板５を長手方向に沿って載置する。この状態で、ブラケット部材８の両側の係止爪８２１が放熱部材７の両側のスライド溝７１に係止するように、一方向から長手方向に沿ってスライドするように挿入する。そして、図６に示すように、放熱部材７にブラケット部材８を長手方向に沿ってスライド移動させて行くと、頂板部８１の下面８１ａがＬＥＤ基板５の上面を押圧するとともに、ＬＥＤ基板５上のＬＥＤ５２が頂板部８１の下面８１ａに形成されたＬＥＤ収容部８１１内に収容される。なお、図３の斜視図は、組み立て後のライン光源ユニット３を示している。頂板部８１の下面８１ａがＬＥＤ基板５の上面を押圧することにより、ＬＥＤ基板５と熱伝導部材６とが押圧接触することにより密着すると共に、熱伝導部材６と放熱部材７とが押圧接触することにより密着する。これによって、ＬＥＤ５２からの熱を外部に効率良く放熱することができる。
また、本実施形態では、ＬＥＤ基板５の長手方向両端面が、ブラケット部材８の側板部８２内面に接触するようにしており、ブラケット部材８に対してＬＥＤ基板５が位置決めされる（図３参照）。つまり、ＬＥＤ基板５上のＬＥＤ５２の光軸が、頂板部８１に形成されたシリンドリカルレンズ部８１２の中心軸と略一致するように左右方向に位置決めされる。なお、頂板部８１の下面８１ａがＬＥＤ基板５の上面に接触することにより、ＬＥＤ５２及びシリンドリカルレンズ部８１２の上下方向の位置決めもされる（図３参照）。
＜本実施形態の効果＞
このように構成した本実施形態に係る面発光装置１００によれば、放熱部材７に設けたスライド溝７１に、ブラケット部材８の側板部８２に設けた係止爪８２１が係止するように、ブラケット部材８及び放熱部材７を長手方向にスライド移動させて、放熱部材７、熱伝導部材６、ＬＥＤ基板５及びブラケット部材８を組み立てる構成としているので、部品点数を削減しながらも、簡単に組み立てることができる。また、スライド移動させてＬＥＤ収容部８１１内にＬＥＤ５２を収容させているので、ＬＥＤ収容部８１１の開口縁がＬＥＤ５２に接触してＬＥＤ５２を傷付けることを防止することができるとともに、ＬＥＤ収容部８１１の開口縁がＬＥＤ５２に接触してＬＥＤ基板５が部分的に熱伝導部材６側にゆがみ、頂板部８１及びＬＥＤ５２の位置関係が設計と異なることを防止することができる。さらに、導光板２の各辺に配置される光源及びレンズ等をユニット化しているので、面発光装置１００の組み立てを簡単化することができる。
このように構成した本実施形態に係る面発光装置１００によれば、放熱部材７に設けたスライド溝７１に、ブラケット部材８の側板部８２に設けた係止爪８２１が係止するように、ブラケット部材８及び放熱部材７を長手方向にスライド移動させて、放熱部材７、熱伝導部材６、ＬＥＤ基板５及びブラケット部材８を組み立てる構成としているので、部品点数を削減しながらも、簡単に組み立てることができる。また、スライド移動させてＬＥＤ収容部８１１内にＬＥＤ５２を収容させているので、ＬＥＤ収容部８１１の開口縁がＬＥＤ５２に接触してＬＥＤ５２を傷付けることを防止することができるとともに、ＬＥＤ収容部８１１の開口縁がＬＥＤ５２に接触してＬＥＤ基板５が部分的に熱伝導部材６側にゆがみ、頂板部８１及びＬＥＤ５２の位置関係が設計と異なることを防止することができる。さらに、導光板２の各辺に配置される光源及びレンズ等をユニット化しているので、面発光装置１００の組み立てを簡単化することができる。
＜その他の変形実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
例えば、前記実施形態では、スライド溝を放熱部材に設け、係止爪を側板部に設ける構成としているが、スライド溝を側板部に設け、係止爪を放熱部材に設けるようにしても良い。
また、ブラケット部材は、シリンドリカルレンズ部を有さず、例えば、頂板部に拡散機能を持たせて拡散板としても良い。
さらに、ＬＥＤ基板には、複数のＬＥＤを１列に設ける構成の他、複数列設ける構成としても良い。
その上、放熱を一層効率よく行うためには、放熱部材に放熱フィンを設けるようにしても良い。
その他、前述した実施形態や変形実施形態の一部又は全部を適宜組み合わせてよいし、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
１００・・・面発光装置
２ ・・・導光板
３ ・・・光源ユニット
４ ・・・ケーシング
５ ・・・ＬＥＤ基板
５２ ・・・ＬＥＤ
６ ・・・熱伝導部材
７ ・・・放熱部材
７１ ・・・スライド溝
８ ・・・ブラケット部材
８１ ・・・頂板部
８１１・・・ＬＥＤ収容部
８１２・・・シリンドリカルレンズ部
８２ ・・・側板部
８２１・・・係止爪
２ ・・・導光板
３ ・・・光源ユニット
４ ・・・ケーシング
５ ・・・ＬＥＤ基板
５２ ・・・ＬＥＤ
６ ・・・熱伝導部材
７ ・・・放熱部材
７１ ・・・スライド溝
８ ・・・ブラケット部材
８１ ・・・頂板部
８１１・・・ＬＥＤ収容部
８１２・・・シリンドリカルレンズ部
８２ ・・・側板部
８２１・・・係止爪
Claims (2)
- 複数のＬＥＤが長手方向に列状に設けられた長尺状のＬＥＤ基板と、
前記ＬＥＤ基板の下面に接触して設けられ、弾性を有する熱伝導部材と、
前記熱伝導部材の下面に接触して設けられる放熱部材と、
前記ＬＥＤ基板の光射出側前方を覆い、前記ＬＥＤから出た光を外部に射出する長尺状の頂板部と、この頂板部の長手方向端部から延出し、前記ＬＥＤ基板、前記熱伝導部材及び前記放熱部材を挟むように設けられた対をなす側板部とを有するブラケット部材と、を備え、
前記頂板部が、前記ＬＥＤを収容するための長手方向に延びるＬＥＤ収容部を有するとともに、前記ＬＥＤ収容部に対向する上面にシリンドリカルレンズ部が形成されて、
前記ブラケット部材の側板部又は前記放熱部材の一方が、長手方向に沿ってスライド溝を有し、
前記ブラケット部材の側板部又は前記放熱部材の他方が、前記スライド溝にスライド可能に係止する係止爪を有し、
前記放熱部材、前記熱伝導部材及び前記ＬＥＤ基板をこの順で重ね合わせた状態で、前記スライド溝に前記係止爪が係止するように前記ブラケット部材及び前記放熱部材をスライド移動させることによって、前記ＬＥＤ収容部内に前記ＬＥＤが収容されるようにするとともに、前記頂板部の下面が前記ＬＥＤ基板の上面を押圧することより、前記熱伝導部材が変形して、前記放熱部材、前記熱伝導部材、前記ＬＥＤ基板及び前記ブラケット部材を互いに押圧接触させるように構成している光源ユニット。 - 概略矩形状をなす導光板と、
前記導光板の各周端面に設けられ、その導光板内に光を導光する光源ユニットと、
前記導光板及び前記光源ユニットを収容するケーシングと、を備え、
前記光源ユニットが、
複数のＬＥＤが長手方向に列状に設けられた長尺状のＬＥＤ基板と、
前記ＬＥＤ基板の下面に接触して設けられ、弾性を有する熱伝導部材と、
前記熱伝導部材の下面に接触して設けられる放熱部材と、
前記ＬＥＤ基板の光射出側前方を覆い、前記ＬＥＤから出た光を外部に射出する長尺状の頂板部と、この頂板部の長手方向端部から延出し、前記ＬＥＤ基板、前記熱伝導部材及び前記放熱部材を挟むように設けられた対をなす側板部とを有するブラケット部材と、を備え、
前記頂板部が、前記ＬＥＤを収容するための長手方向に延びるＬＥＤ収容部を有するとともに、前記ＬＥＤ収容部に対向する上面にシリンドリカルレンズ部が形成されて、
前記ブラケット部材の側板部又は前記放熱部材の一方が、長手方向に沿ってスライド溝を有し、
前記ブラケット部材の側板部又は前記放熱部材の他方が、前記スライド溝にスライド可能に係止する係止爪を有し、
前記放熱部材、前記熱伝導部材及び前記ＬＥＤ基板をこの順で重ね合わせた状態で、前記スライド溝に前記係止爪が係止するように、前記ブラケット部材及び前記放熱部材をスライド移動させることによって、前記ＬＥＤ収容部内に前記ＬＥＤが収容されるようにするとともに、前記頂板部の下面が前記ＬＥＤ基板の上面を押圧することより、前記熱伝導部材が変形して、前記放熱部材、前記熱伝導部材、前記ＬＥＤ基板及び前記ブラケット部材を互いに押圧接触させるように構成している面発光装置。
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