JP6713172B2 - Ｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば対象物に対して線状の照明を行なうためのＬＥＤ照明装置に関するものである。

従来、例えば帯状の湿布剤の製造工程においては、帯状の基材に湿布薬剤を含む粘着剤を塗布した後、粘着剤に対して紫外光を照射することにより、粘着剤の粘着力を弱めるように調整している。
この粘着剤への紫外光の照射は、帯状の湿布剤をベルトコンベアにより所定速度で搬送しながら、所定箇所で、ベルトコンベアによる搬送方向に垂直な方向に延びる線状の紫外光を照射することにより、行なわれる。

このような線状の紫外光を発生させるためには、例えば搬送方向に対して垂直な横方向、即ち帯状の湿布剤の幅方向に並んで配置された複数個の紫外光ＬＥＤ光源が使用されている。
しかしながら、このようなＬＥＤ光源においては、複数個の紫外光ＬＥＤ光源が必要であると共に、得られる線状の紫外光照明が、幅方向に関してバラツキがあり、特にＬＥＤ光源の間の中間付近で、照明が暗くなってしまう。
このため、帯状の湿布材において、幅方向に関して粘着力にバラツキが生ずることになってしまう。

これに対して、特許文献１および２には、それぞれＬＥＤ光源装置が開示されている。

特許文献１には、導光体と、導光体の側面から導光体の内部に向かって光を照射する多数のＬＥＤとを備え、ＬＥＤから出射する光が導光体内部で混光し、導光体の下面から外部に照射され、各ＬＥＤがフレキシブル基板に等間隔且つ交互に配置された赤色ＬＥＤ，緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤの三色のＬＥＤから成り、導光体の上面には、導光体内部に拡散した光を導光体の下面に向かって反射させる反射膜を設けたことを特徴とする、目視検査用ライトが開示されている。
この目視検査用ライトによれば、カラーフィルターもカラーフィルターを装着する機構も必要とせずに、検査対象を目視検査する上で必要な色で光を照射することができる。

また、特許文献２には、円柱状導光体と、円柱状導光体の端部から円柱状導光体に光を入射する二以上の異なる発光色の発光ダイオード構造体と、を備える柱状発光体であって、各発光ダイオード構造体が基板上に二次元配列される複数個の単色ＬＥＤ薄膜から形成されている柱状発光体が開示されている。
この柱状発光体によれば、柱状発光体の端部から少数個の発光ダイオードの光を入射し、側面発光を実現する柱状発光体において、複数の発光ダイオード構造体を配置して高輝度を実現すると共に、各素子の輝度を調整して発光色を調整する際の回線の複雑化を回避することを可能にする。

特開２０１０−１９２１２５号公報 特開２０１２−２０４１９７号公報

ここで、特許文献１による目視検査用ライトにおいては、導光体の上面に反射膜が設けられており、この反射膜は、明細書の記載によれば、導光体の上面に白色塗料を塗布することにより形成されている。
しかしながら、照明光として紫外光を使用する場合、その波長が短いことから、白色塗料を塗布した反射膜では紫外光の反射率が悪く、照明光としての利用効率が大幅に低下してしまうといった問題がある。

特許文献２による柱状発光体においては、その請求項２において、導光体が長手方向に沿った少なくとも一本の帯状光反射層を有している。この帯状光反射層は、明細書の記載によれば、白色顔料や散乱材を導光体の外側または内側に印刷，塗布等することにより形成され、または導光体の一部を反射材混合樹脂とすることにより形成され、あるいは金属の研磨面、金属蒸着膜や金属メッキを施した鏡面、プリズムやガラスビーズを埋め込んだ反射材等からなる。
しかしながら、白色顔料による反射層では前述したように紫外光の反射率が悪いほか、他の構成の反射層の場合においても紫外光を反射することは可能であるが、反射層自体の構成や製造工程が複雑になり、製造コストが高くなってしまうといった問題もある。

本発明は、以上の点に鑑み、簡単な構成により、特に照明光として紫外光を使用する場合に、ＬＥＤから出射する光の利用効率が高く、長手方向に関して均一な光度を備えた線状の照明を行なうことができるようにしたＬＥＤ照明装置を提供することを目的としている。

上記目的は、本発明によれば、長手方向に同じ断面形状を有するように細長く形成され、上面または下面に凸状の反射面を、下面または上面に凸状の出光面を、また両側面に入射面を備えた透光性材料から成る導光体と、前記導光体の一側または両側の側面に対向して配置され、基板上に長手方向に並んで実装された複数個のＬＥＤチップから成る光源部と、から構成されていて、前記反射面の少なくとも一部が、光拡散部として形成されており、前記光源部の各ＬＥＤチップから出射した光が、それぞれ前記導光体の内面で反射されると共に、前記反射面の光拡散部で乱反射されることにより混光された後、前記出光面から出射して、長手方向に関して均一な光度で照明することを特徴とする、ＬＥＤ照明装置により、達成される。

また、前記反射面の少なくとも一部を構成する光拡散部は、すりガラス状に粗面加工もしくは複数の線状を形成する加工が施されていることを特徴とする。

上記構成によれば、光源部の各ＬＥＤチップから出射した光は、対向する導光体の側面から導光体内に入射し、導光体の内面、即ち上面，下面及び端面、そして両側面で反射を繰り返した後、出光面から導光体の外側に出射する。
その際、導光体の内面のうち、反射面の光拡散部に入射した光は、この光拡散部の粗面加工による微細な凹凸形状により乱反射して拡散されることにより、導光体内に入射した光は、導光体内で十分に混光された後、導光体の出光面から外側に出射する。
これにより、導光体の出光面全体が均一に面発光することになるので、導光体の出光面から出射した照明光は、長手方向に関して十分に拡散されることになり、長手方向に関してほぼ均一な光度の線状の照明光となる。
ここで、光拡散部は、導光体の反射面の一部をすりガラス状に粗面加工もしくは複数の線状を形成する加工をすることにより形成されているので、容易に且つ簡単な構成により低コストで製造され得る。
さらに、光拡散部の粗面加工による微細な凹凸形状での乱反射によって、出光面から出射する照明光は、より一層効果的に拡散され、長手方向に均一な光度となる。

本発明によるＬＥＤ照明装置は、好ましくは、前記導光体の反射面の曲率半径が、前記出光面の曲率半径より大きく選定されていることを特徴とする。
この構成によれば、反射面の曲率半径が大きいことから、反射面で反射した光は、対向する出光面に向かって散乱しながら出光する。このため、出光面から出射する照明光は、散乱光となって効果的に対象物を照明することが可能となる。

本発明によるＬＥＤ照明装置は、好ましくは、前記光拡散部が、前記反射面の少なくとも横方向中心付近の領域に設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、光拡散部が導光部材の反射面のうち、横方向中心付近の長手方向に延びる領域に形成されることになり、反射面における少ない面積で効果的に光を乱反射させて散乱させることができると共に、光拡散部の加工コストが少なくて済む。

本発明によるＬＥＤ照明装置は、好ましくは、前記光源部の複数個のＬＥＤチップが紫外光を出射する紫外光ＬＥＤチップであることを特徴とする。
この構成によれば、光源部の各ＬＥＤチップから出射した紫外光は、対向する導光体の側面から導光体内に入射し、導光体の内面、即ち上面，下面及び端面、そして両側面で反射を繰り返した後、出光面から導光体の外側に出射する。

その際、導光体の内面のうち、反射面の光拡散部に入射した紫外光は、この光拡散部の粗面加工により確実に乱反射して拡散されることにより、導光体内に入射した紫外光は、十分に混光された後、導光体の出光面から外側に出射する。

従って、光源部から出射する光が紫外光であっても、導光体の反射面の光拡散部で確実に乱反射されるので、反射率が悪い従来の白色塗料による反射材等とは異なり、効率よく紫外光が乱反射されるので、より高い光度の照明光が得られるようになる。

本発明のＬＥＤ照明装置は、前記導光体の反射面の対向する位置に光を反射させるための反射板を備えることを特徴とする。
この構成によれば、導光体の反射面から漏れた光を反射板で反射させることで反射効率を向上させることが可能となる。

このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、特に照明光として紫外光を使用する場合に、ＬＥＤから出射する光の利用効率が高く、長手方向に関して均一な光度を備えた線状の照明を行なうことができるようにしたＬＥＤ照明装置を提供することができる。

本発明によるＬＥＤ照明装置の第一の実施形態の全体構成を示す概略斜視図である。 図１のＬＥＤ照明装置の全体構成を示す概略平面図である。 図２のＬＥＤ照明装置のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図である。 図４（ａ）〜（ｃ）は導光体の反射面の構成を示した図である。 図１のＬＥＤ照明装置の使用状態を示す概略側面図である。 本発明によるＬＥＤ照明装置の第二の実施形態における図３と同様の拡大断面図である。

以下、図面に示した実施形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１〜図４は、本発明によるＬＥＤ照明装置の第一の実施形態の構成を示している。
図１〜図４において、ＬＥＤ照明装置１０は、長手方向に延びる導光体１１と、この導光体１１の両側に沿って配置された光源部１２と、を含んでいる。

導光体１１は、例えばプラスチックやガラス等の透光性材料（詳細には、後述する光源部１２から出射する光に対して透光性を備えた材料）から構成されており、長手方向に延びていると共に、長手方向に関して同じ断面形状を有している。
導光体１１は、図３に示すように、その上面に凸状の反射面１１ａを、下面に凸状の出光面１１ｂを、また両側面１１ｃ，１１ｄに入射面を備えている。
なお、図３において、両側面１１ｃ，１１ｄは、平面として形成されているが、平面でなく、曲率を有する円筒状面であってもよい。

反射面１１ａは、上方に向かって凸状、例えば円筒面状に形成されており、その曲率半径はＲ１である。
さらに、反射面１１ａは、図示の場合、その全体が光拡散部１１ｅとして形成されている。
光拡散部１１ｅは、図４（ａ）に示すように導光体１１の上面全体を、すりガラス状に粗面加工することにより、形成されており、微小な凹凸形状を備えている。
また、すりガラス状に粗面加工以外にも、例えば、導光体１１の長さ方向に対して複数の直線を形成する加工（図４（ｂ））や導光体１１の幅方向に対して複数の斜め線（図４（ｃ））を形成する加工をすることで光拡散部１１ｅを形成してもよい。
ここで、上記の加工は、公知の任意の加工方法により行なわれ、例えばサンドブラスト加工等の機械的加工、あるいはエッチング等の化学的加工やレーザ加工等により行なわれ得る。

出光面１１ｂは、下方に向かって凸状、例えば円筒面状に形成されており、その曲率半径はＲ２である。
ここで、出光面１１ｂの曲率半径Ｒ２は、反射面１１ａの曲率半径Ｒ１よりも大きく選定されている。（Ｒ１＜Ｒ２）

光源部１２は、図１〜図３に示すように、上述した導光体１１の両側面１１ｃ，１１ｄに対向して、それぞれ長手方向に延びるように、即ち両側面１１ｃ，１１ｄに対して等間隔で平行に延びるように配置されている。

光源部１２は、図２に示すように、それぞれ長手方向に延びる基板１２ａ上にて、長手方向に関して等間隔に実装された複数個のＬＥＤチップ１２ｂから構成されており、各ＬＥＤチップ１２ｂは、図示しない駆動回路により駆動電流が供給されて、発光するようになっている。

基板１２ａは、公知の構成であって、上述した各ＬＥＤチップ１２ａを配置するために十分な大きさに選定されており、必要に応じて駆動回路等も実装される。
なお、基板１２ａは、長手方向に関して複数に分割されていてもよい。

個々のＬＥＤチップ１２ｂは、図示の場合、紫外光ＬＥＤチップであって、それぞれ図示しない駆動回路から駆動電流が供給されることにより、紫外光を発光するようになっている。

本発明によるＬＥＤ照明装置は、以上のように構成されており、図示しない駆動回路により、両側の光源部１２の各ＬＥＤチップ１２ｂに対して駆動電流を供給することにより、各ＬＥＤチップ１２ｂが発光し、紫外光が出射する。
これにより、各光源部１２の個々のＬＥＤチップ１２ｂから出射した紫外光は、対向する導光体１１の両側面１１ｃ，１１ｄから導光体１１内に入射する。

導光体１１内に入射した紫外光は、導光体１１の内面で反射を繰り返す。即ち、導光体１１内に入射した紫外光は、導光体１の上面にある反射面１１ａで反射し、または導光体１１の両側面１１ｄ，１１ｃで反射すると共に、反射面１１ａの光拡散部１１ｅの微小な凹凸形状により乱反射して拡散する。

このようにして、導光体１１の内面で反射を繰り返し、拡散された紫外光は、導光体１１内で十分に混光されることになり、導光体１１の下面である出光面１１ｂから下方に向かって出射する。その際、導光体１１の出光面１１ｂ全体が均一に面発光するようになる。
ここで、出光面１１ｂの曲率半径Ｒ２が反射面１１ａの曲率半径Ｒ１より大きいことから、反射面１１ａの内面で反射した紫外光は、反射後に散乱光として出光面１１ｂから出光する。

従って、導光体１１の内側から反射面１１ａに入射する紫外光は、全体として幅方向にも長手方向にも乱反射により拡散して反射されると共に、幅方向に関しては、反射面１１ａ及び出光面１１ｂの円筒状の形状により集束して反射することになる。
かくして、導光体１１の下面の出光面１１ｂから下方に出射する紫外光は、幅方向には集束して細く、且つ長手方向に関しては拡散して全体として均一な照明光となる。
なお、導光体１１本体の上部に、導光体１１の長さと同程度の長さを有する板状部材（例えば、アルミ製）で構成された紫外光の反射率がよい反射板（図示せず）を設置することで、導光体１１の反射面１１ａから漏れた紫外光を反射させ、反射効率を向上させることが可能となる。

このような構成のＬＥＤ照明装置１０を使用して、前述した湿布材に紫外光を照射することにより、その粘着剤の粘着力調整を行なう場合には、図５に示すように設置され、作動する。
即ち、図５において、ベルトコンベア２０で搬送されてくる長尺の帯状湿布材２１に対して、ＬＥＤ照明装置１０は、その長手方向がベルトコンベア２０の幅方向と一致するように配置される。

そして、ＬＥＤ照明装置１０から面状の紫外光による照明光Ｌが、所定速度で搬送される帯状湿布材２１に対して照射される。これにより、帯状湿布剤２１は、この線状の紫外光Ｌの光束を通過する時間だけ紫外光を照射されることになり、この紫外光照射により、粘着剤の成分が硬化して、粘着力が弱められる。
従って、粘着力の調整は、紫外線照射時間、即ち紫外光の光束通過時間により行なわれ、ベルトコンベア２０の搬送速度を調整することにより、紫外光照射による粘着力の調整が可能である。

図６は、本発明によるＬＥＤ照明装置の第二の実施形態の構成を示している。
図６において、ＬＥＤ照明装置３０は、図３に示したＬＥＤ照明装置１０とほぼ同様の構成である。
即ち、ＬＥＤ照明装置３０は、図３に示したＬＥＤ照明装置１０とは、導光体１１の上面の反射面１１ａの一部、即ち幅方向の中央部分のみに光拡散層１１ｆが形成されている点でのみ異なる構成になっている。

このような構成のＬＥＤ照明装置３０によれば、図１〜４に示したＬＥＤ照明装置１０と同様に、各光源部１２の個々のＬＥＤチップ１２ｂから出射した紫外光は、対向する導光体１１の両側面１１ｃ，１１ｄから導光体１１内に入射する。
そして、導光体１１内に入射した紫外光は、導光体１１の内面で反射を繰り返す。即ち、導光体１１内に入射した紫外光は、導光体１の上面にある反射面１１ａで反射し、または導光体１１の両側面１１ｄ，１１ｃで反射すると共に、反射面１１ａの一部に形成された光拡散部１１ｆの微小な凹凸形状により乱反射して拡散する。

このようにして、導光体１１の内面で反射を繰り返して拡散された紫外光は、導光体１１内で十分に混光されて、導光体１１の下面である出光面１１ｂから下方に向かって出射する。その際、導光体１１の出光面１１ｂ全体が均一に面発光するようになる。

この場合、光拡散部１１ｆは、導光体１１の上面の幅方向中央付近にのみ設けられているが、幅方向中央付近で乱反射する光が出光面１１ｂに向かわずに側方にずれて反射することにより、確実に拡散して混光することになる。これにより、導光体１１の出光面１１ｂから出射する光は、長手方向に関して十分に均一な光度の照明光となる。

従って、この場合、導光体１１の上面に対する光拡散部１１ｆの粗面加工が、面積の小さい分、容易に行なわれ、加工時間や加工コストが低減され得ることとなる。
なお、上記と同様に、複数の直線や斜め線を形成する加工で光拡散部１１ｆを構成するようにしてもよい。

また、第一の実施形態と同様に、導光体１１本体の上部に、導光体１１の長さと同程度の長さを有する板状部材で構成された紫外光の反射率がよい反射板（図示ぜず）を設置することで反射面１１ａから漏れた紫外光を反射させ、反射効率を向上させることが可能となる。

本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施することができる。
例えば、上述した実施形態においては、光源部１２は、導光体１１の両側面１１ｃ，１１ｄに対向してそれぞれ設けられているが、これに限らず、一方の側面１１ｃまたは１１ｄに対向して、ただ一つの光源部１２が設けられていてもよい。

また、上述した実施形態においては、導光体１１の上面を反射面、下面を出光面としているが、これに限らず、導光体１１の下面を反射面、上面を出光面としてもよい。この場合、光拡散部１１ｅまたは１１ｆは、導光体１１の下面の反射面に形成される。
さらに、上述した実施形態においては、光源部１２のＬＥＤチップ１２ｂは、紫外光ＬＥＤであるが、これに限らず、他の色の光または赤外光を発光する単色ＬＥＤチップであってもよく、あるいは多色ＬＥＤチップであってもよく、さらには複数色の発光色のＬＥＤチップを混在させるようにしてもよいことは明らかである。

１０，３０ ＬＥＤ照明装置
１１ 導光体
１１ａ 反射面
１１ｂ 出光面
１１ｃ，１１ｄ 側面
１１ｅ，１１ｆ 光拡散部
１２ 光源部
１２ａ 基板
１２ｂ 紫外光ＬＥＤチップ
２０ ベルトコンベア
２１ 湿布剤

Claims (4)

1. 紫外光の照射により湿布剤の粘着力の調整を行うＬＥＤ照明装置であって、
   長手方向に同じ断面形状を有するように細長く形成され、上面または下面に凸状の反射面を、下面または上面に凸状の出光面を、また両側面に入射面を備え、反射面の曲率半径が、前記出光面の曲率半径より大きく選定されている透光性材料から成る導光体と、
   前記導光体の一側または両側の側面に対向して配置され、基板上に長手方向に並んで実装された複数個の紫外光ＬＥＤチップから成る光源部と、
   から構成されていて、
   前記反射面の少なくとも一部が、光拡散部として形成されており、
   前記光源部の各紫外光ＬＥＤチップから出射した光が、それぞれ前記導光体の内面で反射されると共に、前記反射面の光拡散部で乱反射されることにより混光された後、前記出光面から出射して、長手方向に関して均一な光度で照明することにより湿布剤の粘着力の調整を行うことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
2. 前記光拡散部は、前記反射面の少なくとも一部をすりガラス状に粗面加工もしくは複数の線状を形成する加工が施されていることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置。
3. 前記光拡散部が、前記反射面の少なくとも横方向中心付近の領域に設けられていることを特徴とする、請求項１または２に記載のＬＥＤ照明装置。
4. 前記導光体の反射面の対向する位置に光を反射させるための反射板を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明装置。
   

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