JP6516955B2 - 発光素子用の基板及びこれを用いた照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ等の発光素子を備えた発光素子用の基板及びこれを組み込んだ外観検査等に使用する照明装置に関するものである。

従来、この種の照明装置として例えば特許文献１に記載されたものが知られている。

この照明装置は、断面半円形状の光照射面に対してＬＥＤの光を照射し、光照射面からの反射光により検査対象物を照明するもので、照明装置の内側にはＬＥＤが多数搭載された発光素子用の基板が設置されている。

特開２０１１−６９６５１公報

ところで、ＬＥＤを平面的に設置するのであれば、特許文献１に示すように、予め平面状の基板にＬＥＤを設置し、この基板を照明装置に搭載すれば足りる。しかしながら、ＬＥＤの基板の設置面が屈曲していたり、或いは、湾曲などしているときは、照明装置の製造工程において、その曲面に対応するよう基板を屈曲又は湾曲した形状に成形する工程が付加され、イニシャルコストが高くなる問題点を有していたし、また、平面上の基板を多数用いて屈曲や湾曲形状に対応する多角面を形成する場合にあっても同じくコストが高くなっていた。更に、ＬＥＤを基板に設置する際、基板が屈曲形状或いは湾曲形状となっているため、ＬＥＤの設置作業が面倒なものとなっていた。更にまた、ＬＥＤが発光する際に熱を発生するが、基板に対する耐熱性及び放熱性の点でも問題を有していた。

本発明の目的は、前記従来の問題点に鑑み、ＬＥＤを屈曲或いは湾曲した取付面に設置する場合でも、予め屈曲或いは湾曲した形状に成形する必要がない発光素子用の基板を提供するとともに、この基板を用いることにより、ＬＥＤを適正角度或いは適正方向で簡単に設置することができる照明装置を提供でき、更に、耐熱性及び放熱性に優れた発光素子用の基板を提供することにより、品質の優れた長寿命の照明装置を提供することにある。

本発明は前記課題を解決するため、発光素子を搭載し放熱性に優れ且つ可撓性を有する金属製板から構成してなり、少なくとも一つの発光素子を有する発光領域を複数有し、かつ、隣接する前記発光領域の境界には、該境界に沿って延在した厚さの薄い屈曲用溝を有し、各発光領域の境界は屈曲可能となっている発光素子用の基板を備えたもので、前記発光素子用の基板を、該屈曲用溝に対応するよう延びる境界溝を有するとともに照射角度又は照射方向の異なる複数の取付面に対して該各発光領域のネジ孔を介してネジ止め設置してなり、該各発光領域のうち一つの発光領域のネジ孔は円形状に形成し、他の発光領域のネジ孔は長孔状に形成したことを特徴とする照明装置である。

本発明によれば、基板が可撓性を有するため、発光素子を基板に設置する際は基板は平板状でよく、発光素子を簡単に設置することができる。そして、発光素子を設置した基板を取り付ける際は、基板が照射角度に対応するよう曲がるため、発光素子が適正角度で設置される。また、基板が放熱性に優れた金属製板となっているため、発光素子等で発生した熱が効率よく放出されるし、更に金属製であるが故に耐熱性にも優れている。

また、照明装置において、照射角度又は照射方向の異なる取付面に基板を設置する場合であっても、角度や方向に対応するよう基板が屈曲又は湾曲するため、発光素子を照射角度や照射方向に対応するよう簡単に設置することができる。

本発明によれば、基板が可撓性を有するため、基板への発光素子の設置が簡単であり、また、発光素子を曲面或いは多角面に対して適正角度で設置することができる。また、放熱性に優れた金属性板から構成されているため、基板から効率よく放熱できるし、更には、耐熱性にも優れたものとなっている。

本発明に係る照明装置の全体斜視図 本発明に係る装置本体に対する上板及び照明カバーの組み付け斜視図 本発明に係る装置本体に対する発光素子用基板の組み付け斜視図 本発明に係る取付面の中心軸に対する対向角度を示す平面図 本発明に係る発光部の平面図 本発明に係る発光部の側面図 本発明に係る他の発光部の平面図 本発明に係る他の発光部が設置された照明装置の断面図 本発明に係る発光部の変形例を示す平面図 本発明に係る発光部の他の変形例を示す平面図

図１乃至図６は本発明の係る照明装置の一実施形態を示すもので、照明装置１は、図２に示すように、照明装置１の筐体を構成する装置本体２と、装置本体２の内部に設置された発光部３とを有している。

装置本体２は、図１及び図２に示すように、内部に空間を有する照明装置１の筐体であり、全体として略弓状に形成している。また、装置本体２は弓状の底壁２ａを有し、底壁２ａの後端側には略円弧状の背壁２ｂを所定距離で立設している。また、底壁２ａの左右両側には背壁２ｂを同じ高さで内側斜め前方に向かって延在した側壁２ｃを有している。

底壁２ａの中央後端側の背壁２ｂには前方に向かって突出した突出部２１を有している。突出部２１には前後に貫通する取付穴２１ａを有し、この取付穴２１ａを介して図示しない撮影機器が取り付けられる。また、突出部２１の上面には左右に延びる配線溝２１ｂが形成され、装置本体２内に挿入された配線コード４がこの溝２１ｂを通じて左右に配線可能になっている。

背壁２ｂの内面には発光部３の取付面２２ａ，２２ｂ，２２ｃを有している。取付面２２ａ，２２ｂ，２２ｃは突出部２１を間にして左右に一対有し、各取付面２２ａ，２２ｂ，２２ｃが図３に示すように背壁２ｂに沿って左右全体（図３では右側の取付面２２ａ，２２ｂ，２２ｃが左側と同一であるため省略している）に形成されている。

ここで、各取付面２２ａ，２２ｂ，２２ｃと装置本体２の中心線（図４のＹ−Ｙで示す一点鎖線）との対向角度（後述のＬＥＤ３２の照射角度）を図４を参照して説明するならば、背壁２ｂの中央寄りの取付面２２ａにおいては中心軸から取付面２２ａに垂線をおろしたときに成す角度をαとし、取付面２２ａに隣接する取付面２２ｂにおいて中心線から取付面２２ｂに垂線をおろしたときに成す角度をβとし、取付面２２ｂに隣接し背壁２ｂの左右両端に位置する取付面２２ｃにおいて中心線から取付面２２ｃに垂線をおろしたときに成す角度がγとするとき、α＜β＜γという関係になっている。これにより、各取付面２２ａ，２２ｂ，取付面２２ｃに設置された発光部４の照射光が集光するようになっている。また、各取付面２２ａ，２２ｂ，２２ｃにはそれぞれ２個のネジ孔２２ｄが形成されており、後述するネジ３８が螺合するようになっている。更に、各取付面２２ａ，２２ｂ，２２ｃの境界部分には上下に延びる境界溝２３が形成されている。

装置本体２は、図１及び図２に示すように、底壁２ａ、背壁２ｂ及び両側壁２ｃの上面を閉塞する上板２ｄを有している。背壁２ｂ及び両側壁２ｃの上面には複数のネジ孔２４を形成する一方、上板２ｄにも各ネジ孔２４に上下に対向するようネジ孔２５を形成している。ここで、各ネジ孔２４，２５を介してネジ２６にて上板２ｄを背壁２ｂ及び両側壁２ｃに螺着している。また、上板２ｄには配線コード４が挿入される挿入孔２７を形成し、配線コード４をブッシュ２８を介して装置本体２内に挿入している。更に、底壁２ａの前端で各側壁２ｃの間には図１及び図２に示すように半透明の照明カバー２９が嵌め込まれている。なお、照明カバー２９の中央に形成された穴は撮影用の撮影窓２９ａである。

以上のように構成された装置本体２に対して本発明は次の構成を備えた発光部３を設置している。

発光部３は、図５及び図６に示すように、長方形状の発光素子用の基板３１と、基板３１に設置された７個のＬＥＤ３２と、配線コード４に接続する４個のコネクタ３３と、２個の抵抗３４とからなる。基板３１の材料は可撓性を有しかつ熱伝導性（放熱性）に優れた材料、例えばアルミニウム材料で形成されている。なお、基板３１の材質は可撓性及び放熱性に優れたものであれば、材料において限定されるものではなく、何れの金属であってもよい。基板３１の構造は積層構造となっており、表面には図５に示すように各種電子部品３２，３３，３４が設置される一方、内部にはこれらの部品３２，３３，３４を結線するプリント配線が埋設されている。

基板３１は、図５及び図６に示すように、左右に３つの発光領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃに区分してなる。発光領域３１ａは装置本体２の取付面２２ａに対応し、発光領域３１ｂは取付面２２ｂに対応し、発光領域３１ｃは取付面２２ｃに対応する大きさとなっている。各発光領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃのうち中央の発光領域３１ｂには左右方向に等間隔に３個のＬＥＤ３２が並設され、ＬＥＤ３２の下側には左右方向に２個の抵抗３４が並設され、更らに、左右方向中央のＬＥＤ３２の上下には円形状のネジ孔３５ａが形成されている。右側の発光領域３１ａには左右方向に等間隔に２個のＬＥＤ３２が並設され、ＬＥＤ３２のうち左側のＬＥＤ３２の上下にはコネクタ３３が設置される一方、右側のＬＥＤ３２寄りの上下には長孔状のネジ孔３５ｂが形成されている。続いて、左側の発光領域３１ｃには、中央の発光領域３１ｂを間にして右側の発光領域３１ａと対称位置に、ＬＥＤ３２及びコネクタ３３が設置され、また、長孔状のネジ孔３５ｂが形成されている。なお、各ネジ孔３５ａ，３５ｂはそれぞれ取付面２２ａ，２２ｂ，２２ｃのネジ孔２２ｄに対応するよう形成されている。

このように構成された発光部３において、隣接する発光領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃの境界には切欠部３６及び屈曲用溝３７が形成されている。即ち、切欠部３６は、図５に示すように、発光領域３１ａと発光領域３１ｂとの境界に形成され、また、発光領域３１ｂと発光領域３１ｃとの境界に形成されている。また、切欠部３６はこれらの境界の上下に半円形状に切り欠かれ、基板３１の境界部分の上下寸法が短くなった分、境界部分の屈曲が容易になっている。一方、屈曲用溝３７は各種電子部品３２，３３，３４の設置面とは逆の面（裏面）に上下の切欠部３６に達する長さで境界部分に２本形成されている。基板３１の境界部分の厚みが各屈曲用溝３７により薄くなった分、境界部分の屈曲が容易になっている。なお、各切欠部３６及び屈曲用溝３７は取付面２２ａ，２２ｂ，２２ｃの境界溝２３と対応するようになっている。

本実施形態に係る照明装置１を組み立てるときは、まず、配線コード４を上板２ｄの挿入孔２７を通し、配線コード４の先端を発光領域３１ａのコネクタ３３に接続する。次いで、図３に示すように、発光部４の各発光領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃを装置本体２の取付面２２ａ，２２ｂ，２２ｃに対向させる。そして、ネジ３８を基板３１の各ネジ孔３５ａ，３５ｂに通し、更に、取付面２２ａ，２２ｂ，２２ｃのネジ孔２２ｄに螺合する。これにより、図２に示すように、基板３１の各発光領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃが装置本体２の各取付面２２ａ，２２ｂ，２２ｃに取り付けられる。

ここで、基板３１は可撓性を有する材料で形成されているため、基板３１の設置前は図３に示すように平面状になっているが、基板１３の設置後は図２に示すように各取付面２２ａ，２２ｂ，２２ｃの角度α，β，γに対応するよう屈曲する。特に、基板３１において各発光領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃの境界部分に切欠部３６及び屈曲用溝３７を形成しているため、各発光領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃが各取付面２２ａ，２２ｂ，２２ｃに隙間なく的確に取り付けられる。これにより、ＬＥＤ３２の照射角度にズレが発生することなく、ＬＥＤ３２が適正角度で設置される。

発光部３を装置本体２に取り付けたときは、上板２ｄで装置本体２の上面を閉塞し、更に、ネジ２６を各ネジ孔２５に通し各ネジ孔２４に螺合する。これにより、上板２ｄが装置本体２に固定される。この上板２ｄを装置本体２に固定した後、照明カバー２９を装置本体２の前面開口に嵌め込み、これにより、図１に示すように、照明装置１の組み付けが終了する。

以上のように、本実施形態に係る照明装置１において、基板３１が可撓性を有するため、ＬＥＤ３２を基板３１に設置する際は基板３１が平板状となっており、予めＬＥＤ３２を基板３１に簡単に設置することができる。そして、ＬＥＤ３２を設置した基板３１を装置本体２に取り付ける際は、基板３１が取付面２２ａ，２２ｂ，２２ｃの照射角度に対応するよう曲がるため、ＬＥＤ３２２が適正角度で設置される。

また、基板３１において各発光領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃの境界部分に切欠部３６及び屈曲用溝３７を形成しているため、基板３１の屈曲性が更に向上し、ＬＥＤ３２の照射角度が更に的確なものとなる。

更に、各発光領域３１ａ，３１ｂ，３１ｃのうち両端側の発光領域３１ａ，３１ｃに形成されているネジ孔３５ｂが長孔形状となっているため、基板３１を装置本体２に取り付ける際に、基板３１と装置本体２の取付面２２ａ，２２ｂ，２２ｃとの間に多少の誤差があったとしても、ネジ孔３５ｂの長孔形状により吸収され、取付不能となることがない。

更にまた、基板３１の材質は可撓性を有しかつ熱伝導性（放熱性）に優れた材質、例えばアルミニウム材料（金属材料）で形成されているため、放熱性に優れ、また、耐久性にも優れたものとなっている。これにより、この基板３１を用いた照明装置１の寿命が長くなり、また、ＬＥＤ３２の発生熱よる照度の低下という問題点も解消され、照明装置１の品質、即ち照明性能の点でも極めて優れたものとなる。

なお、前記実施形態では、各取付面２２ａ，２２ｂ，２２ｃが異なる角度α，β，γとなっている例で説明したが、各取付面２２ａ，２２ｂ，２２ｃが湾曲形状（円弧形状）となっている場合であっても的確に設置することができる。このような場合は、基板３１を均一に曲げる必要があるため、基板３１の一部の曲げ応力を変化させる切欠部３６及び屈曲用溝３７は不要となる。

また、前記実施形態では、基板３１を背壁２ｂにネジ３８にて固定しているが、基板３１の固定手段はネジ固定に限るものではない。例えば、基板３１を上板２ｄと底壁２ａとの間に挟持して固定する挟持固定構造、基板３１を背壁２ｂの内面にバネで押圧するバネ固定構造、基板３１を熱伝導性の良好な接着剤で背壁２ｂに接着する接着剤固定構造、基板３１を熱伝導性に優れた接着テープにより背壁２ｂに接着する接着テープ固定構造など、各種の固定構造を採用することができる。

更にまた、前記実施形態では、基板３１の屈曲箇所の外側突出を吸収するために境界溝２３を設けたが、基板３１が薄肉で基板３１の外側突出による支障が生じない程度のものとなっている場合は、この境界溝２３が不要であることは言うまでもない。

更にまた、前記実施形態では、半透明の照明カバー２９を有する照明装置１について説明したが、照明装置の種類によっては、拡散効果を発揮する部材（例えば拡散レンズ）、集光用のレンズ（例えばフレネルレンズ、ロッドレンズなど）を用いる場合がある。また、前記実施形態では、基板３１にＬＥＤ３２を単に設置している例を説明したが、ＬＥＤ３２のそれぞれに光屈曲用のレンズを取り付けるタイプの照明装置であってもよい。

図７及び図８は本発明に係る照明装置の他の実施形態を示すものである。図１乃至図６に示す照明装置１は発光部３のＬＥＤ３２を内側に向かって設置し、ＬＥＤ３２の光が底壁２ａと平行に照射されるようになっている。これに対して、図７及び図８に示す照明装置１００はＬＥＤ１１２の光を斜めに照射される点で異なる構造となっている。

即ち、照明装置１００は発光部１１０を有している。この発光部１１０は、図７に示すように、発光素子用の基板１１１と基板１１１に設置されるＬＥＤ１１２とからなる。基板１１１の材料は各照明装置１と同様であり、可撓性でかつ熱伝導性（放熱性）に優れた材料、例えばアルミニウム材料で形成されている。また、基板１１１は中央を貫通した正８角形の中央片１１１ａと中央片１１１ａの各側辺から放射状に８方向に展開した連結片１１１ｂとからなり、各連結片１１１ｂには１２個のＬＥＤ１１２を設置している。

また、照明装置１００は発光部１１０を設置する支持台１２１，１２２を有する。一方の支持台１２１は、図８（ａ）に示すように、支持台１２１の上面に外側から内側に向かって斜め下方に傾斜する傾斜面１２１ａを有する。他方の支持台１２２は、図８（ｂ）に示すように、支持台１２２の下面に外側から内側に向かって斜め下方に傾斜する傾斜面１２２ａを有する。

ここで、発光部１１０を一方の支持台１２１に設置するときは、図８（ａ）に示すように、中央片１１１ａと各連結片１１１ｂとの間の境界部分（破線で示した）が図７に向かって手前側に向かって折れ曲がるように変形し、各連結片１１１ｂが傾斜面１２１ａに沿って配置される。これにより、各ＬＥＤ１１２の照射角度が内側に向いており、各ＬＥＤ１１２の照射光が内側中心方向に向かって投光される。他方、発光部１１０を他方の支持台１２２に設置するときは、図８（ｂ）に示すように、中央片１１１ａと各連結片１１１ｂとの間の境界部分が図７に向かって奥行き側に向かって折れ曲がるように変形し、各連結片１１１ｂが傾斜面１２２ａに沿って配置される。これにより、各ＬＥＤ１１２の照射角度が外側に向き、各ＬＥＤ１１２の照射光が外側に向かって投光される。

本実施形態によれば、支持台１２１の傾斜面１２１ａ及び支持台１２２の傾斜面１２２ａに対応するよう基板１１１が容易に変形するため、ＬＥＤ１１２を適正な照射角度で簡単に設置できる。

また、基板１１１を熱伝導性の高い金属で形成しているため、発光部１１０の他の放熱部材を設ける必要がなく、部品点数の低減並びにコストの削減にも貢献するし、照明装置１００の放熱効率の上昇により、照明装置１００の長寿命化は勿論、照明能力が高くなるという利点を有する。

なお、前記実施形態と同様に、基板１１１の各支持台１２１，１２２への固定構造については、接着剤固定、接着テープ固定、挟持固定、バネ固定など何れの固定構造を採用するようにしても良し、また、ＬＥＤ１１２の光の出射側に半透明の照明カバー、拡散レンズ、集光用のレンズなどを設けるようにしても良い。

図９及び図１０は発光部の変形例を示すものである。

図９に示す発光部２００は、発光素子用の基板２１０と基板２１０に設置されるＬＥＤ２２０とからなる。基板２１０の材料は各照明装置１，１００と同様であり、可撓性でかつ熱伝導性（放熱性）に優れた材料、例えばアルミニウム材料で形成されている。また、基板２１０は正五角形の中央片２１１と中央片２１１から放射状に５方向に展開した連結片２１２とからなり、中央片２１１には五個のＬＥＤ２２０を設置し、各連結片２１２には３個のＬＥＤ２２０を設置している。

ここで、前記実施形態と同様に中央片２１１と各連結片２１２との間の境界部分（破線で示した）を境に各連結片２１２を図９に向かって手前側に折り曲げるよう形成し、基板２１０を例えば図８（ａ）に示すような支持台に設置する。この場合は、ＬＥＤ２２０が内側に向かって傾斜し、ＬＥＤ２２０の光が内側中心方向に照射される。逆に、境界部分を境に各連結片２１２を図９に向かって奥行き側に折り曲げるよう形成し、基板２１０を例えば図８（ｂ）に示すような支持台に設置する。この場合は、ＬＥＤ２２０が外側に向かって傾斜し、ＬＥＤ２２０の光が外方向に向かって照射される。

図１０に示す発光部３００は、発光素子用の基板３１０と基板３１０に設置されるＬＥＤ３２０とからなるもので、基板３１０の材料は前記基板３１，１１１，２１０と同様の材料を用いている。この基板３１０は６個の正方形片３１１を正六面体を構成するよう連結する一方、各正方形片３１１にはＬＥＤ３２０を１個から６個まで順次配置している。ここで、各正方形片３１０の境界部分（破線で示した）を適宜屈曲することにより、サイコロ形状の発光部３００が構成され、発光部３００から６方向にＬＥＤ光を照射することができる。

以上のように、発光素子用の基板３１，１１１，２１０，３１０の形状、構造などから明らかなように、本発明の基板は照明の用途や照明の対象などに基づきＬＥＤの照射角度や照射方向を任意に変更できるため、各種の照明装置に対応可能な基板となっている。

１…照明装置、２…装置本体、３，１１０，２００，３００…発光部、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ…取付面，３１，１１１，２１０，３１０…基板、３２，１１２，２０３，３２０…ＬＥＤ，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ…発光領域。

Claims (2)

1. 発光素子を搭載し放熱性に優れ且つ可撓性を有する金属製板から構成してなり、少なくとも一つの発光素子を有する発光領域を複数有し、かつ、隣接する前記発光領域の境界には、該境界に沿って延在した厚さの薄い屈曲用溝を有し、各発光領域の境界は屈曲可能となっている発光素子用の基板を備えたもので、
   前記発光素子用の基板を、該屈曲用溝に対応するよう延びる境界溝を有するとともに照射角度又は照射方向の異なる複数の取付面に対して該各発光領域のネジ孔を介してネジ止め設置してなり、該各発光領域のうち一つの発光領域のネジ孔は円形状に形成し、他の発光領域のネジ孔は長孔状に形成した
   ことを特徴とする照明装置。
2. 隣接する前記発光領域の境界には、該境界の一部を切り欠いた切欠部を有する
   ことを特徴とする請求項１記載の照明装置。

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