KR20130048241A - Ｌｅｄ 배선 기판 및 광 조사 장치 - Google Patents

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겐지 미우라
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씨씨에스 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 LED 배선 기판을 다양한 사이즈로 분할 가능하게 하여 분할의 전후에 있어서 사용 가능하게 함과 아울러, 그 분할 작업을 간단화하는 것 및 회로 설계를 간단화하는 것을 목적으로 한다. 구체적으로 본 발명은 LED 배선 기판(2)의 평면 방향으로 LED(21)에 통전하기 위한 배선 패턴(P4, P5)이 형성되어 있고, LED 배선 기판(2)의 표면에 있어서 두께 방향으로 형성됨과 아울러, 배선 패턴(P4, P5)을 평면 방향으로 횡단하도록 마련되어 LED 배선 기판(2)을 복수로 분할하기 위한 분할 홈(2M)이 형성되어 있고, 분할 홈(2M)에 의한 분할 전의 기판 전체로 사용 가능함과 아울러, 어느 하나의 분할 홈(2M)을 따라서 분할된 분할 요소로 사용 가능하다.

Description

ＬＥＤ 배선 기판 및 광 조사 장치{LED WIRING BOARD AND LIGHT IRRADIATION APPARATUS}
본 발명은 LED가 탑재되는 LED 배선 기판 및 당해 LED 배선 기판을 이용한 광 조사 장치에 관한 것이다.
예를 들면 면(面) 광원 장치 등의 광 조사 장치는 LED가 탑재된 LED 배선 기판과 당해 LED 배선 기판을 수용하는 케이스를 구비하고 있다. 이 광 조사 장치는 조명의 용도에 따라 다양한 사이즈의 것이 준비된다.
그렇지만, 다양한 사이즈의 광 조사 장치를 준비할 때에, 그 사이즈에 맞은 LED 배선 기판을 준비할 필요가 있다. 그렇게 하면, LED 배선 기판의 제조 비용이 커져 버려, 결과적으로 광 조사 장치의 제조 비용도 증대해 버린다고 하는 문제가 있다. 또한, 다양한 사이즈의 LED 배선 기판을 절단하는 경우에, 각 사이즈에 대응한 지그를 준비하는 것이 생각되지만, 각 사이즈에 대응한 지그를 마련하는 것은 비용의 관점 등으로부터 어렵다고 하는 문제도 있다.
한편, LED 배선 기판을 구성하는 단위(單位) 기판을 복수 준비하고, 그 단위 기판을 조합(組合)함으로써, 다양한 사이즈의 광 조사 장치에 대응하도록 구성하는 것도 생각되고 있다. 이때, 복수의 단위 기판을 점퍼 배선에 의해 접속하고, 전원용 배선 또는 그라운드용 배선 등의 커먼 라인(common line)을 확보하도록 하고 있다.
그렇지만, 각 단위 기판을 점퍼 배선하는 작업이 번잡하고 조립 공수(工數)의 증대나, 배선의 접속 불량의 문제도 생겨 버려서 수율(收率)의 저하가 염려된다.
또한, 특허 문헌 1에 제시된 바와 같이, 복수의 단위 기판부를 분리 가능한 절리부를 통하여 좌우 방향으로 병설(竝設)하여 구성된 프로그래머블 컨트롤러용의 기판이 생각되고 있다. 이 기판에서는, 프린트 배선 기판에 대해서 전후 방향으로 연장되는 슬릿이, 접속 배선이 마련되어 있는 부분을 제외해 형성됨으로써, 절리부가 마련되어 있다.
그렇지만, 절리부가 슬릿에 의해 형성되어 있는 것으로부터, 접속 배선이 마련되는 부분이 단위 기판부를 연결하는 협폭부(狹幅部)인 절리부(切籬部)만으로 되어 버린다. 그렇다면, 배선 패턴을 절리부에 맞추어 회로 설계할 필요가 있다고 하는 문제가 있다. 이것은 배선 패턴이 복잡해지면 질수록 큰 문제가 되어 버린다. 또, 절리부를 절단할 때에, 지그를 이용하는 경우는 상술한 것처럼 전용의 각 사이즈에 대응한 전용의 지그를 준비할 필요가 있다고 하는 문제가 있다. 지그를 이용하지 않고 유저가 수작업으로 절단하는 경우에 있어서는, 직선적으로 절단하는 것이 어렵다고 하는 문제가 있다.
특허 문헌 1: 일본국 특개 2008－299594호 공보
이에 본 발명은 상기 문제점을 한꺼번에 해결하기 위해서 이루어진 것으로, LED 배선 기판을 다양한 사이즈로 분할 가능하게 할 뿐만 아니라 분할의 전후에 있어서 사용 가능하게 함과 아울러, 당해 LED 배선 기판의 분할 작업을 간단화하는 것 및 회로 설계를 간단화하는 것을 그 주된 소기 과제로 하는 것이다.
즉 본 발명에 관한 LED 배선 기판은, 표면에 LED가 탑재되는 LED 배선 기판으로서, 상기 LED 배선 기판의 평면 방향으로 상기 LED에 통전(通電)하기 위한 배선 패턴이 형성되어 있고, 상기 LED 배선 기판의 표면(表面) 또는 이면(裏面) 중 적어도 한쪽에 있어서 두께 방향으로 형성됨과 아울러, 상기 배선 패턴을 평면 방향으로 횡단하도록 마련되어 상기 LED 배선 기판을 복수로 분할하기 위한 분할 홈이 형성되어 있고, 상기 분할 홈에 의한 분할 전의 기판 전체로 사용 가능함과 아울러, 상기 어느 하나의 분할 홈을 따라서 분할된 분할 요소로 사용 가능한 것을 특징으로 한다.
이와 같은 것이면, LED 배선 기판에 형성된 분할 홈이 배선 패턴을 횡단하도록 마련되어 있으므로, 분할 홈에 의해서 배선 패턴이 평면 방향에 있어서 절단되는 일이 없고, 분할 전의 기판 전체로 사용 가능함과 아울러, 분할 후의 분할 요소로도 사용 가능하게 할 수 있다. 따라서 1개의 LED 배선 기판으로부터 다양한 사이즈의 분할 요소를 만들 수 있어, 다양한 사이즈의 광 조사 장치를 제조할 때에 1개의 LED 배선 기판을 분할하는 것으로 대응할 수 있게 되어, 광 조사 장치의 제조 비용을 삭감할 수 있다. 또, 분할 홈이 배선 패턴을 횡단하도록 마련되어 있는 것으로부터, 분할 홈에 의해 배선 패턴이 평면 방향으로 제약되는 일이 없고, 배선을 평면 방향으로 굵게 하여 저항값을 가급적으로 작게 할 수 있는 등, 배선 패턴의 회로 설계를 간단하게 하는 일도 가능해진다. 게다가 분할 홈에 의해, LED 배선 기판을 절단하는 작업을 간단화할 수 있다. 즉, 분할 홈이 절단용 칼날을 안내(案內)하는 가이드로서 기능하는 것으로부터, 유저가 LED 배선 기판을 움직이면서 절단 작업을 행하는 경우에 있어서 분할 작업을 간단화할 수 있다.
LED 배선 기판을 복수의 분할 홈을 이용해 어떻게 분할해도 사용 가능하게 하기 위해서는, 상기 분할 홈에 의해 분할되는 최소 단위인 분할 단위 요소 각각에 외부 접속 단자가 마련되어 있고, 상기 배선 패턴이 어느 1개의 분할 단위 요소의 외부 접속 단자에 의해서, 그 분할 단위 요소뿐만이 아니라 그 분할 단위 요소에 연속하는 다른 분할 단위 요소가 통전 가능해지도록 형성되어 있는 것이 바람직하다.
배선 패턴 등의 구체적인 실시의 양태로서는, 상기 분할 홈이 상기 LED 배선 기판의 표면 또는 이면 중 한 쪽에 형성되어 있고, 상기 LED 배선 기판의 표면 또는 이면 중 다른 쪽의 대략 전체에 전원용 배선 패턴 및 그라운드용 배선 패턴이 형성되어 있고, 상기 전원용 배선 패턴 및 상기 그라운드용 배선 패턴이 상기 분할 단위 요소 각각을 전기적으로 접속하는 공통의 배선 패턴임과 동시에, 상기 각 분할 단위 요소에 대응하는 부분에 상기 외부 접속 단자가 마련되는 것이 바람직하다. 이것이라면, LED 배선 기판의 표면 또는 이면 중 한 쪽에 분할 홈을 형성하고, 다른 쪽에 배선 패턴을 형성하고 있으므로, 분할 홈을 두께 방향으로 가급적으로 깊게 형성할 수 있어, 당해 분할 홈을 이용한 분할을 용이하게 할 수 있다.
특히, 상기 분할 홈이 상기 LED 배선 기판의 표면에 형성되어 있고, 상기 전원용 배선 패턴 및 상기 그라운드용 배선 패턴이, 상기 LED 배선 기판의 이면의 대략 전체에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 종래, 복수의 배선 기판을 이면에서 접속하는 경우에는, 반전(半田) 점퍼에 의해 접속하게 되지만, 기판 이면이 점퍼에 의해 요철(凹凸)로 되어 버려서, 양면 테이프 등으로 케이스에 밀착시킬 수 없다. 한편, 기판 이면에 반전 점퍼에 의해 커먼 라인을 형성하는 경우에는, 기판 표면에 탑재된 LED의 피치(pitch)가 커져 버린다. 이와 같은 것으로부터, 본 발명과 같이 기판 이면에 커먼 라인인 전원용 배선 패턴 및 그라운드용 배선 패턴을 형성함으로써 상기 양자의 불편을 해소할 수 있다.
상기의 구성을 간단하게 실현함과 아울러, 광 조사 장치 용도로서 범용성을 갖게 하기 위해서는, LED 배선 기판의 상기 분할 홈에 의해 분할되는 최소 단위인 분할 단위 요소가 평면시(平面視)에 있어서 동일 형상인 것이 바람직하다.
전원 전압과 LED를 직렬로 접속했을 때의 순(順)방향 전압의 합계의 차가 소정의 허용 범위가 되는 LED의 개수를 LED 단위 수라고 하고, 상기 분할 홈에 의해 분할되는 최소 단위인 분할 단위 요소 각각에 탑재되는 LED의 개수를, 순방향 전압이 다른 LED마다 정해지는 LED 단위수의 공배수(公倍數)로 하고 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 것이면, 분할 단위 요소에 탑재되는 LED의 개수를, 종류가 다른 LED마다 정해지는 LED 단위수의 공배수로 하여, 종류가 다른 LED끼리에서 분할 단위 요소에 탑재되는 개수를 동일하게 할 수 있고, 종류가 다른 LED가 탑재되는 분할 단위 요소끼리의 크기를 같게 할 수 있다. 또, 종류가 다른 LED를 이용한 광 조사 장치를 제조하는 경우에, 분할 단위 요소를 수용하는 케이스로서 동일한 것을 이용할 수 있다. 이와 같은 것으로부터, 광 조사 장치의 제조에 있어서, 분할 단위 요소 및 케이스 등의 부품을 공통화할 수 있어, 부품 점수(点數)를 삭감할 수 있음과 아울러, 제조 비용을 삭감할 수 있다.
LED 기판의 크기를 같게 할 뿐만 아니라 그 크기를 가급적으로 작게 하고, 범용성을 향상시키기 위해서는, 상기 분할 단위 요소에 탑재하는 LED의 개수를 종류가 다른 LED마다 정해지는 LED 단위수의 최소 공배수로 하고 있는 것이 바람직하다.
분할 단위 요소에 탑재되는 LED가 표면 실장형(칩(chip) 형) LED이면, LED의 전방(前方)에 광학 렌즈를 마련할 필요가 있다. 이때, 분할 단위 요소에 탑재된 LED의 개수에 따라서, 전용의 광학 렌즈를 준비할 필요가 있다. 본 발명에 의하면, 표면 실장형 LED를 분할 단위 요소에 탑재할 때에, 그 개수를 상기 LED 단위수의 공배수로 하고, 종류가 다른 LED에서도 탑재되는 개수를 같게 함으로써, 공통의 광학 렌즈를 이용할 수 있어 본 발명의 효과를 한층 현저하게 할 수 있다.
또 본 발명에 관한 광 조사 장치는, 표면에 LED가 탑재되는 LED 배선 기판과 상기 LED 배선 기판을 수용하는 기판 수용 공간을 가지는 케이스를 구비한 광 조사 장치로서, 상기 LED 배선 기판이 상기 LED 배선 기판의 평면 방향으로 상기 LED에 통전하기 위한 배선 패턴이 형성됨과 아울러, 상기 LED 배선 기판의 표면 또는 이면 중 적어도 한쪽에 있어서 두께 방향으로 형성됨과 아울러, 상기 배선 패턴을 평면 방향으로 횡단하도록 마련되어 상기 LED 배선 기판을 복수로 분할하기 위한 분할 홈이 형성되어 있고, 상기 케이스의 사이즈에 맞추어 분할해서 이용되고 있는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 것이면, 케이스의 사이즈에 맞추어 LED 배선 기판을 분할해 이용할 수 있으므로, 케이스의 사이즈마다 LED 배선 기판을 준비할 필요가 없고, 광 조사 장치의 제조에 있어서 공통의 LED 배선 기판으로 대응할 수 있어 부품 점수 및 제조 비용을 삭감할 수 있다.
LED 배선 기판을 분할해 사용하는 경우, 즉 분할 요소를 케이스의 기판 수용 공간 내에 수용하는 경우에는, 당해 분할 요소의 측면으로 배선 패턴의 일부가 노출되는 것을 생각할 수 있다. 그렇게 하면, 분할 요소의 측면과 케이스의 내면이 접촉함으로써 단락해 버릴 우려가 있다. 이 문제를 해결하기 위해서는, 상기 LED 배선 기판이 상기 기판 수용 공간에 수용된 상태에서, 상기 LED 배선 기판의 측면이 상기 케이스의 내면으로부터 이간해서 배치되어 있는 것이 바람직하다.
LED 배선 기판을 케이스에 수용할 때에, 당해 LED 배선 기판의 방열(放熱)의 관점 등으로부터, LED 배선 기판을 케이스에 저벽(底壁) 또는 저벽에 마련된 전열 부재 등에 밀착시킬 필요가 있다. 여기서, 분할 홈을 LED 배선 기판의 이면에 마련한 경우, LED 배선 기판이 이면측으로 만곡(灣曲)되어 버려서, LED 배선 기판의 중앙부를 케이스에 밀착시키는 것이 어려워진다고 하는 문제가 있다. 이에, 상기 분할 홈이, 상기 LED 배선 기판의 표면에만 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이것이라면, LED 배선 기판이 표면측으로 만곡되게 되어, LED 배선 기판을 케이스에 밀착시키는 작업을 간단화할 수 있음과 아울러, 밀착성을 확실히 할 수 있다.
이에 더하여, 본 발명의 LED 배선 기판의 절단 방법은 상기 분할 홈이 단면 V자 형상을 이루는 V자 홈으로, 칼끝이 대향 배치된 한 쌍의 원판 모양의 회전 절단 칼날을 이용함과 아울러, 상기 LED 배선 기판의 V자 홈이 상기 회전 절단 칼날에 맞물리도록, 상기 LED 배선 기판과 상기 한 쌍의 회전 절단 칼날을 상대 이동시키는 것에 의해서, 상기 LED 배선 기판을 절단하는 것을 특징으로 한다. 이것이라면, 회전 절단 칼날의 칼끝이 V자 홈에 맞물림으로써 회전 절단 칼날과 V자 홈의 위치 결정 및 절단 작업을 용이하게 가능할 뿐만 아니라, 절단 정밀도를 향상시킬 수 있다.
이와 같이 구성한 본 발명에 의하면, LED 배선 기판을 다양한 사이즈로 분할 가능하게 함과 아울러, 분할의 전후에 있어서 사용 가능하게 함과 아울러, 당해 LED 배선 기판의 분할 작업을 간단화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광 조사 장치의 사시도.
도 2는 동 실시 형태의 광 조사 장치의 단면도.
도 3은 동 실시 형태의 LED가 탑재된 상태의 LED 배선 기판(분할 전)의 부분 평면도.
도 4는 동 실시 형태의 LED 배선 기판의 모식적 부분 단면도.
도 5는 동 실시 형태의 LED 실장용 배선 패턴을 부분적으로 나타내는 도면.
도 6은 동 실시 형태의 제1 내부 배선 패턴을 부분적으로 나타내는 도면.
도 7은 동 실시 형태의 제2 내부 배선 패턴을 부분적으로 나타내는 도면.
도 8은 동 실시 형태의 LED 배선 기판의 표면의 레지스터 막(膜)을 나타내는 부분 평면도.
도 9는 동 실시 형태의 전원용 배선 패턴 및 그라운드용 배선 패턴을 부분적으로 나타내는 도면.
도 10은 동 실시 형태의 LED 배선 기판의 이면의 레지스터 막을 나타내는 부분 평면도.
도 11은 동 실시 형태의 LED 배선 기판의 절단 방법을 나타내는 도면.
도 12는 적색 LED를 탑재한 경우의 회로선도.
도 13은 백색 LED를 탑재한 경우의 회로선도.
도 14는 적외 LED를 탑재한 경우의 회로선도.
도 15는 변형 실시 형태에 관한 LED 배선 기판의 모식적 부분 단면도.
도 16은 변형 실시 형태에 관한 LED 배선 기판의 모식적 부분 단면도.
이하에 본 발명에 관한 광 조사 장치(100)의 일 실시 형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
＜장치 구성＞
본 실시 형태에 관한 광 조사 장치(100)는, 예를 들면 워크의 표면 검사를 행하기 위해서 당해 워크에 광을 조사하는 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 개략 구(矩) 형상의 광 사출면을 가지는 면 발광 장치이다.
구체적으로 이것은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 LED(21)가 탑재되는 LED 배선 기판(2)과 이 LED 배선 기판(2)을 수용하는 기판 수용 공간을 가지는 케이스(3)를 구비하고 있다. 또한 케이스(3)는 일면에 개구(開口)를 가지는 유저상(有底箱) 형상을 이루는 것이다. 그리고 그 개구에는 확산판이나 각 LED에 대응한 렌즈부를 가지는 렌즈 기판 등의 투광 부재(4)가 마련된다.
LED 배선 기판(2)은 평면시(平面視)에 있어서 개략 구 형상을 이루는 것으로, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 그 표면에 복수의 표면 실장형 LED(21)가 탑재된다. 구체적으로 이 LED 배선 기판(2)은 도 4에 도시된 바와 같이, 기판(2)의 평면 방향으로 LED(21)에 통전하기 위한 배선 패턴(P1 ~ P5)이 형성된 것으로, 절연성 기체(基體)와 배선 패턴(P1 ~ P5)을 적층해서 이루어지는 다층 기판이다. 각층에 형성된 배선 패턴(P1 ~ P5)에 대해서는 후술한다.
또, LED 배선 기판(2)에는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 당해 LED 배선 기판(2)을 복수의 분할 단위 요소(200)로 분할하기 위한 분할 홈(2M)이 형성되어 있다. 이 분할 홈(2M)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 단면 V자 형상을 이루는 것으로, 기판 표면에 있어서 두께 방향으로 형성됨과 아울러, 배선 패턴(P1 ~ P5) 중 LED 배선 기판(2)의 이면에 형성된 배선 패턴(P4, P5) 또는 내부에 형성된 배선 패턴(P2, P3)을 평면 방향으로 횡단하도록 마련되어 있다. 이 실시 형태의 분할 홈(2M)은 LED 배선 기판(2)의 이면에 형성된 배선 패턴(P4, P5)을 평면 방향으로 횡단하도록 마련되어 있다. 예를 들면 LED 배선 기판(2)의 두께를 방열성의 관점으로부터 예를 들면 1mm로 했을 경우, 분할 홈(2M)의 두께 방향의 깊이는, 0.5mm ~ 0.8mm가 바람직하다. 0.5mm이하로 했을 경우에는, LED 배선 기판(2)을 분할시켰을 때에 절단면에 버(burr)가 들어가기 쉬워지고, 0.8mm이상으로 했을 경우에는, 커먼 라인인 전원용 배선 패턴 및 그라운드용 배선 패턴을 형성하기 어려워진다. 이와 같은 관점으로부터 분할 홈(2M)은, 예를 들면 0.7mm로 한다. 본 실시 형태에서는 분할 홈(2M)이 LED 배선 기판(2)의 표면에만 형성되어 있는 것으로부터, LED 배선 기판(2)이 표면측으로 만곡되게 되어, LED 배선 기판(2)을 케이스(3)에 예를 들면 절연성의 양면 테이프 등의 접착 부재에 의해 밀착시키는 작업을 간단화할 수 있음과 아울러, 밀착성을 확실히 할 수 있다.
또, 본 실시 형태의 분할 홈(2M)은, 도 3에 도시된 바와 같이, LED 배선 기판(2)의 가로변(橫邊)에 평행하게 마련된 복수의 가로 방향 분할 홈(2Ma)과, LED 배선 기판(2)의 세로변(縱邊)에 평행하게 마련된 세로 방향 분할 홈(2Mb)로 이루진다. 가로 방향 분할 홈(2Ma)은 LED 배선 기판(2)을 세로 방향으로 등분할(等分割) 하도록 서로 등간격으로 형성되어 있고, 세로 방향 분할 홈(2Mb)은 LED 배선 기판(2)을 가로 방향으로 서로 등간격으로 형성되어 있다. 이와 같이 분할 홈(2M)은, 종횡(縱橫)으로 연장하여 마련된 격자 모양을 이루도록 형성되어 있다. 이것에 의해, 당해 분할 홈(2M)에 의해 분할되는 기판 최소 단위인 분할 단위 요소(200)는 평면시에 있어서 동일 형상, 구체적으로는, 개략 구 형상(본 실시 형태에서는 개략 정방 형상)이 된다. 또 본 실시 형태의 LED 배선 기판(2)은 분할 홈(2M)에 의해 세로 7열, 가로 9열의 분할 단위 요소로 이루어진 것으로 하고 있다. 또한, 분할 단위 요소(200)가 개략 정방 형상이면 종횡의 방향에 관계없이, 케이스(3) 내에 수용시킬 수 있어 작업성 및 범용성을 더할 수 있다.
여기서 LED 배선 기판(2)의 각층에 형성되는 배선 패턴(P1 ~ P5)에 대해서, 분할 단위 요소(200)와의 관계를 고려하면서 설명한다.
본 실시 형태의 LED 배선 기판(2)은 도 4에 도시된 바와 같이, 표면에 마련되어 LED 실장용 전극 단자를 형성하는 LED 실장용 배선 패턴(P1)과, 이면에 마련되어 커먼 라인을 형성하는 전원용 배선 패턴(P4) 및 그라운드용 배선 패턴(P5)과, 기판 내부에 마련되어 상기 전원용 배선 패턴(P4)과 상기 전극 단자 중 플러스 단자를 전기적으로 접속하는 제1 내부 배선 패턴(P2)과, 상기 그라운드용 배선 패턴(P5)과 상기 전극 단자 중 마이너스 단자를 전기적으로 접속하는 제2 내부 배선 패턴(P3)을 가진다. 또한, LED 실장용 배선 패턴(P1)에는 전류 제한용 저항체(22)도 실장된다.
또, 이러한 배선 패턴(P1 ~ P5)의 사이에는 절연성 기체(基體)(2a)가 개재되어 있어, 서로 절연되어 있다. 여기서, LED 실장용 배선 패턴(P1)과, 제1 내부 배선 패턴(P2) 및 제2 내부 배선 패턴(P3)은 비아(B1)를 통하여 전기적으로 접속되어 있고, 제1 내부 배선 패턴(P2) 및 제2 내부 배선 패턴(P3)과, 전원용 배선 패턴(P4) 및 그라운드용 배선 패턴(P5)은 비아(B2)를 통하여 전기적으로 접속되어 있다.
그리고 LED 실장용 배선 패턴(P1), 제1 내부 배선 패턴(P2), 및 제2 내부 배선 패턴(P3)은 도 5 ~ 도 7에 도시된 바와 같이, 분할 단위 요소(200)마다 독립해 형성되어 있다. 즉, 이들 배선 패턴(P1 ~ P3)은 평면시에 있어서 분할 홈(2M)에 의해 구획된 영역마다 형성되어 있다. 바꾸어 말하면, 분할 홈(2M)이 LED 실장용 배선 패턴(P1), 제1 내부 배선 패턴(P2), 및 제2 내부 배선 패턴(P3)을 횡단하지 않게 구성되어 있다. 또 LED 실장용 배선 패턴(P1), 제1 내부 배선 패턴(P2), 및 제2 내부 배선 패턴(P3)은 분할 단위 요소(200)마다에 동일 패턴으로 되도록 구성하고 있다. 또한, LED 실장용 배선 패턴(P1)에는, LED(21) 및 저항체(22)를 실장하기 위한 전극 단자를 형성하기 위한 레지스터 막(2b)이 마련된다. 이 레지스터 막(2b)은 도 8에 도시된 바와 같이, 분할 단위 요소(200)마다 소정수(예를 들면 플러스 단자 및 마이너스 단자를 1쌍으로 하면 30쌍)의 전극 단자를 형성하기 위하여, LED 실장용 배선 패턴(P1)의 일부를 노출시키기 위한 개구부(h1)가 형성되어 있다. 또한, 레지스터 막(2b)에는, 저항체 접속용의 전극 단자를 형성하기 위하여 개구부(h2)도 형성되어 있다.
여기서, 분할 홈(2M)과, LED 실장용 배선 패턴(P1), 제1 내부 배선 패턴(P2) 및 제2 내부 배선 패턴(P3)의 두께 방향의 위치 관계에 대해서 설명하면, 분할 홈(2M)의 깊이 위치보다도 LED 실장용 배선 패턴(P1), 제1 내부 배선 패턴(P2) 및 제2 내부 배선 패턴(P3)은 기판 표면측에 위치하고 있다(도 4 참조).
한편, 전원용 배선 패턴(P4) 및 그라운드용 배선 패턴(P5)은 분할 단위 요소(200) 각각을 전기적으로 접속하는 공통의 배선 패턴으로서 기능하기 위하여, 도 9에 도시된 바와 같이, 분할 단위 요소(200)를 연결하도록 연속해 형성되어 있다. 즉, 전원용 배선 패턴(P4) 및 그라운드용 배선 패턴(P5)은 분할 홈(2M)을 걸치도록 형성되어 있다.
또, 전원용 배선 패턴(P4) 및 그라운드용 배선 패턴(P5)에는, 외부 접속 단자를 형성하기 위한 레지스터 막(2c)이 마련된다. 이 레지스터 막(2c)은, 도 10에 도시된 바와 같이, 각 분할 단위 요소(200)에 외부 접속 단자를 형성하기 위하여, 각 분할 단위 요소(200)에 대응한 부분에 전원용 배선 패턴(P4) 및 그라운드용 배선 패턴(P5)의 일부를 노출시키기 위한 한 쌍의 개구부(h3)가 형성되어 있다. 또한 외부 접속 단자에는 전원 케이블이 접속된다.
상기 구성에 의해, 분할 홈(2M)에 의해서 LED 실장용 배선 패턴(P1), 제1, 제2 내부 배선 패턴(P2, P3)은 분할 단위 요소(200)마다 분리되어 버리지만, 전원용 배선 패턴(P4) 및 그라운드용 배선 패턴(P5)은 분할 홈(2M)에 의해서 분리되어 있지 않은 구성으로 하고 있다. 이것에 의해, 분할 홈(2M)에 의한 분할 전의 기판 전체로 사용 가능하게 함과 아울러, 어느 하나의 분할 홈(2M)을 따라서 분할된 분할 요소(1 또는 복수의 분할 단위 요소(200)로 이루어짐)로 사용 가능하게 하고 있다. 또, 전원용 배선 패턴(P4) 및 그라운드용 배선 패턴(P5)과 LED 실장용 배선 패턴(P1), 제1, 제2 내부 배선 패턴(P2, P3)은 비아(B1, B2)를 통하여 전기적으로 접속되어 있으므로, 어느 1개의 분할 단위 요소(200)의 외부 접속 단자에 의해서, 그 분할 단위 요소(200)에 탑재된 LED(21)뿐만이 아니라, 그 분할 단위 요소(200)에 연속하는 다른 분할 단위 요소(200)에 탑재된 LED(21)에 통전이 가능해진다.
여기서 LED 배선 기판(2)의 절단 방법의 일례에 대해서 설명한다. 이 LED 배선 기판(2)의 절단에는, 도 11에 도시된 바와 같이, 칼끝이 대향 배치된 한 쌍의 원판 모양의 회전 절단 칼날(300a, 300b)을 가지는 절단 도구를 이용한다. 또한, 회전 절단 칼날(300a, 300b)의 칼끝의 간격은, 분할 홈(2M)의 저벽의 두께보다 작게 설정되어 있다. 그리고 회전하고 있는 회전 절단 칼날(300a, 300b)의 사이에 LED 배선 기판을 통과시킴으로써, LED 배선 기판(2)을 절단하여 분할한다. 이때, LED 배선 기판(2)에 형성된 분할 홈(2M)이 회전 절단 칼날(300a)에 맞물리고, LED 배선 기판(2)이 회전 절단 칼날(300a)에 의해 분할 홈(2M)을 따라서 안내된다. 이와 같이 절단 도구를 이용해 LED 배선 기판(2)을 절단함으로써, 분할 요소의 측면의 절단면에 버를 발생하기 어렵게 하여 매끄럽게 할 수 있어, 버 제거도 불필요하게 할 수 있다. 또한, 버의 발생하기 쉬워지지만, 분할 후에 버 제거를 행한다면, 손으로 분할하는 것도 생각할 수 있다.
다음으로, LED 배선 기판(2)과 이것을 수용하는 케이스(3)의 관계에 대해서 설명한다.
상기 구성의 LED 배선 기판(2)을 분할해 사용하는 경우, 즉 분할 요소를 케이스(3)의 기판 수용 공간 내에 수용하는 경우, 분할 요소의 측면(側面)에 배선 패턴의 일부, 구체적으로는, 전원용 배선 패턴(P4) 및 그라운드용 배선 패턴(P5)의 절단면이 노출되게 된다. 또한 도 2의 단면도는, 종횡 3개의 분할 단위 요소로 이루어진 분할 요소를 이용한 광 조사 장치(100)를 나타내고 있다. 따라서 본 실시 형태에서는, 분할 요소를 수용 공간에 수용한 상태에서, 분할 요소의 측면이 케이스(3)의 내면(3a)으로부터 이간되도록 배치된다. 구체적으로는, 도 2의 부분 확대도에 도시된 바와 같이, 케이스(3)의 내면(3a)에 분할 요소의 측면과의 사이에 간극(S)을 형성하기 위하여 측방으로 움푹 들어간 오목부(31)가 형성되어 있다. 이 오목부(31)에 의해 케이스(3)의 내면이 분할 요소의 측면과 접촉하지 않게 구성되어 있다. 그 외, 케이스(3)의 내면(저면 및 측면을 포함함)에는, 절연 알루마이트 처리가 실시되어 있어, 수용된 LED 배선 기판(2)(분할 요소)과 케이스(3)의 절연성을 확실하게 하고 있다.
그러나 본 실시 형태의 분할 단위 요소(200)에 탑재되는 LED(21)의 개수는, 종류가 다른 LED(21)마다 정해지는 LED 단위수의 최소 공배수로 하고 있다. 또한, 종류가 다른 LED(21)에는, 예를 들면, 사출하는 광의 파장이 다른 LED 뿐만이 아니라, 사출하는 광의 파장이 동일하더라도, 패키지에 배설되는 LED 소자의 수가 다른 LED를 포함한다. 어느 경우에 있어서도, 종류가 다른 LED(21)의 패키지는 동일 형상인 것이 바람직하다. 또, 분할 단위 요소(200)상에 탑재하는 LED(21)의 개수의 결정 방법은, 복수의 LED(21)를 전압 제어하는 경우에만 유효하다.
여기서, 「LED 단위수」란 전원 전압 VE와 LED(21)를 직렬로 접속했을 때의 순방향 전압 Vf의 합계(Vf×N)의 차(VE－Vf×N)가, 소정의 허용 범위가 되는 LED(21)의 개수이며, 전원 전압 VE에 대해서 직렬 접속되는 LED(21)의 개수이다.
본 실시 형태의 순방향 전압 Vf는 패키지화된 LED(21) 마다의 순방향 전압이다. 또, 「소정의 허용 범위」란 종류가 다른 LED(21)마다 정해지는 LED 단위수의 공배수에 의해 분할 단위 요소(200)에 LED(21)를 탑재한 경우에, 소망한 조사 영역을 1개 또는 복수의 분할 단위 요소(200)에 의해 실현될 수 있는 조건(보다 구체적으로는, 종류가 다른 LED(21)마다 정해지는 LED 단위수의 최소 공배수를 가급적으로 작게 하는 조건), 및 종류가 다른 LED(21)마다 그 LED 단위수를 가급적으로 크게 하는 조건에 의해 정해진다.
예를 들면, 광 조사 장치(1)를 FA(산업용 자동 기기)에 조립하여 이용하는 경우, 즉, 전원 전압 VE가 24V의 직류 전압인 경우에 있어서, 적색 LED(21), 백색 LED(21), 및 적외 LED(21)의 3 종류의 광 조사 장치(100)를 제조하는 경우에 대해서 설명한다.
적색 LED(21)의 순방향 전압 Vf는 약 2.2V이고, 당해 적색 LED(21)를 전원 전압 VE에 대해서 직렬 접속할 수 있는 개수는 10개이다. 즉, 적색 LED(21)의 LED 단위수는 10개이다.
또, 백색 LED(21)의 순방향 전압 Vf는 약 3.3V이고, 당해 백색 LED(21)를 전원 전압 VE에 대해서 직렬 접속할 수 있는 개수는 6개이다. 즉, 백색 LED(21)의 LED 단위수는 6개이다. 또한, 백색 LED(21)를 직렬 접속할 수 있는 개수는 7개도 생각할 수 있지만, 다른 종류의 LED(21)의 LED 단위수의 관계에서, 가급적으로 최소 공배수를 작게 하는 값으로 하고 있다.
또한, 적외 LED(21)의 순방향 전압 Vf는 약 1.5V이고, 당해 적외 LED(21)를 전원 전압 VE에 대해서 직렬 접속할 수 있는 개수는 15개이다. 즉, 적외 LED(21)의 LED 단위수는 15개이다.
그리고 적색 LED(21)의 LED 단위수(10개), 백색 LED(21)의 LED 단위수(6개), 및 적외 LED(21)의 LED 단위수(15개)의 최소 공배수인 30개를, 각 분할 단위 요소(200)에 탑재하는 LED(21)의 개수로 하고 있다.
회로상에 있어서의 각 LED(21)의 접속 방법으로서는, LED 단위수에 대응하는 개수의 LED(21)를 직렬 접속하고, 그 직렬 접속된 LED군(群)을 최소 공배수가 되도록 병렬 접속한다. 즉, 적색 LED(21)의 경우에는, 도 12에 도시된 바와 같이, 10개의 적색 LED(21)를 직렬 접속하여 적색 LED군으로 하고, 적색 LED(21)의 개수가 전체적으로 30개가 되도록(즉, 적색 LED군을 3열로) 병렬 접속한다. 또, 백색 LED(21)의 경우에는, 도 13에 도시된 바와 같이, 6개의 백색 LED(21)를 직렬 접속하여 백색 LED군으로 하고, 백색 LED(21)의 개수가 전체적으로 30개가 되도록(즉, 백색 LED군을 5열로) 병렬 접속한다. 또한, 적외 LED(21)의 경우에는, 도 14에 도시된 바와 같이, 15개의 적외 LED(21)를 직렬 접속하여 적외 LED군으로 하고, 적외 LED(21)의 개수가 전체적으로 30개가 되도록(즉, 적외 LED군을 2열로) 병렬 접속한다. 또한, 상기대로 병렬 접속되도록, 각 색마다 이용되는 LED 배선 기판(2)의 배선 패턴(P1 ~ P5)이 형성되어 있다.
분할 단위 요소(200)상에 있어서의 LED(21)의 배치 양태로서는, 각 색 LED 기판(2)에서 동일하고, 상술한 대로, 도 3에 도시된 바와 같이, LED(21)를 광축(光軸)을 대략 일정 방향으로 가지런하게 매트릭스 모양(본 실시 형태에서는 세로 6열, 가로 5열)으로 배치한다.
＜본 실시 형태의 효과＞
이와 같이 구성한 본 실시 형태에 관한 광 조사 장치(100)에 의하면, LED 배선 기판(2)에 형성된 분할 홈(2M)이 전원용 배선 패턴(P4) 및 그라운드용 배선 패턴(P5)을 횡단하도록 마련되어 있으므로, 분할 홈(2M)에 의해서 배선 패턴(P4, P5)이 평면 방향에 있어서 절단되는 일이 없고, 분할 전의 기판 전체로 사용 가능함과 아울러, 분할 후의 분할 요소로도 사용 가능하게 할 수 있다. 따라서 1개의 LED 배선 기판(2)으로부터 다양한 사이즈의 분할 요소를 만들 수 있어, 다양한 사이즈의 광 조사 장치(100)를 제조할 때에 1개의 LED 배선 기판(2)을 분할하는 것으로 대응할 수 있게 되어, 광 조사 장치(100)의 제조 비용을 삭감할 수 있다.
또, 분할 홈(2M)이 배선 패턴(P4, P5)을 횡단하도록 마련되어 있는 것으로부터, 분할 홈(2M)에 의해 배선 패턴(P4, P5)이 평면 방향으로 제약되는 일이 없고, 배선을 평면 방향으로 굵게 하고 저항값을 가급적으로 작게 할 수 있는 등 배선 패턴(P4, P5)의 회로 설계를 간단하게 하는 것도 가능해진다.
또한, 분할 홈(2M)에 의해, LED 배선 기판(2)을 절단하는 작업을 간단화할 수 있다. 즉, 분할 홈(2M)이 절단용 칼날을 안내하는 가이드로서 기능하는 것으로부터, 유저가 LED 배선 기판(2)을 손으로 움직이면서 절단 작업을 행하는 경우에 있어서 분할 작업을 간단화할 수 있다.
그에 더하여, 분할 단위 요소(200)에 탑재되는 LED(21)의 개수를, 종류가 다른 LED마다 정해지는 LED 단위수의 공배수로 하여, 종류가 다른 LED(21)끼리에서 분할 단위 요소(200)에 탑재되는 개수를 동일하게 할 수 있고, 종류가 다른 LED(21)가 탑재되는 분할 단위 요소(200)끼리의 크기를 같게 할 수 있다. 또, 종류가 다른 LED(21)를 이용한 광 조사 장치(100)를 제조하는 경우에, 분할 단위 요소(200)를 수용하는 케이스(3)로서 동일한 것을 이용할 수 있다. 이와 같은 것으로부터, 광 조사 장치(100)의 제조에 있어서, 분할 단위 요소(200) 및 케이스(3) 등의 부품을 공통화할 수 있어, 부품 점수를 삭감할 수 있음과 아울러 제조 비용을 삭감할 수 있다.
＜그 외의 변형 실시 형태＞
또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 상기 실시 형태의 LED 배선 기판은 절연성 기체의 양면과 내부에 배선 패턴이 형성된 다층 기판이었지만, 절연성 기체의 편면(片面)과 내부에 배선 패턴이 형성된 다층 기판이어도 좋다. 다층 기판 외, 절연성 기체의 편면에 배선 패턴이 형성된 편면 기판, 절연성 기체의 양면에 배선 패턴이 형성되고, 스루홀에 의해서 양면이 접속되어 이루어지는 양면 기판이어도 좋다.
또, 상기 실시 형태의 분할 홈은 LED 배선 기판의 표면에 형성되고, 전원용 배선 및 그라운드용 배선은 LED 배선 기판의 이면에 형성되는 것이었지만, LED 배선 기판의 내부로 분할 홈과 두께 방향에 있어서 교차하지 않도록 형성해도 좋다.
또한, 도 15에 도시된 바와 같이, 분할 홈(2M)을 LED 배선 기판(2)의 이면에 형성해도 좋다. 이 경우, 전원용 배선 패턴(P4) 및 그라운드용 배선 패턴(P5)을 LED 배선 기판(2)의 표면 또는 기판(2)의 내부에 형성한다. 또한, 내부에 전원용 배선 패턴(P4) 및 그라운드용 배선 패턴(P5)을 형성하는 경우, 당해 배선 패턴(P4, P5)과 분할 홈(2M)이 두께 방향에 있어서 교차하지 않도록 형성한다. 또, 도 16에 도시된 바와 같이, 내부에 전원용 배선 패턴(P4) 및 그라운드용 배선 패턴(P5)을 형성하는 경우, 분할 홈(2M)을 LED 배선 기판(2)의 표면 및 이면에 서로 대향하여 형성해도 좋다.
더하여, 상기 실시 형태에서는 분할 홈이 횡단하는 배선 패턴을 전원용 배선 패턴 및 그라운드용 배선 패턴으로 하고 있지만, 그 외의 배선 패턴을 횡단하도록 구성해도 좋다.
이에 더하여, 상기 실시 형태에서는 검사 용도의 면 발광 장치에 대해서 적용했지만, 검사 용도로 한정되지 않고, 일반 용도의 조명 장치에 적용해도 좋다. 또, 면 발광 장치 외, 라인 광 조사 장치에 적용해도 좋다.
추가로 더하여, 상기 실시 형태의 LED는 표면 실장형 LED였지만, 포탄(砲彈)형의 것이어도 좋다.
추가로 이에 더하여, 분할 홈의 단면 형상으로서는, 단면 V자 형상 외, 단면 U자 형상이어도 좋고, 단면 반원(半圓) 형상이나 단면 상향 コ자 형상이어도 좋다.
그 외, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변형이 가능하다는 것은 말할 필요도 없다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명에 의하면, LED 배선 기판을 다양한 사이즈로 분할 가능하게 함과 아울러, 분할의 전후에 있어서 사용 가능하게 함과 아울러, 당해 LED 배선 기판의 분할 작업을 간단화할 수 있다.
100: 광 조사 장치
2: LED 배선 기판
21: LED
P1: LED 실장용 배선 패턴
P2: 제1 내부 배선 패턴
P3: 제2 내부 배선 패턴
P4: 전원용 배선 패턴
P5: 그라운드용 배선 패턴
2M: 분할 홈
200: 분할 단위 요소
3: 케이스

Claims (15)

  1. 표면에 LED가 탑재되는 LED 배선 기판으로서,
    상기 LED 배선 기판의 평면 방향으로 상기 LED에 통전(通電)하기 위한 배선 패턴이 형성되어 있고,
    상기 LED 배선 기판의 표면(表面) 또는 이면(裏面) 중 적어도 한쪽에 있어서 두께 방향으로 형성됨과 아울러, 상기 배선 패턴을 평면 방향으로 횡단하도록 마련되어 상기 LED 배선 기판을 복수로 분할하기 위한 분할 홈이 형성되어 있고,
    상기 분할 홈에 의한 분할 전의 기판 전체로 사용 가능함과 아울러, 상기 어느 하나의 분할 홈을 따라서 분할된 분할 요소로 사용 가능한 LED 배선 기판.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 분할 홈에 의해 분할되는 최소 단위인 분할 단위 요소 각각에 외부 접속 단자가 마련되어 있고,
    상기 배선 패턴이, 어느 1개의 분할 단위 요소의 외부 접속 단자에 의해서, 그 분할 단위 요소뿐만이 아니라, 그 분할 단위 요소에 연속하는 다른 분할 단위 요소가 통전 가능해지도록 형성되어 있는 LED 배선 기판.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 분할 홈이 상기 LED 배선 기판의 표면 또는 이면 중 한 쪽에 형성되어 있고,
    상기 LED 배선 기판의 표면 또는 이면 중 다른 쪽의 대략 전체에 전원용 배선 패턴 및 그라운드용 배선 패턴이 형성되어 있고,
    상기 전원용 배선 패턴 및 상기 그라운드용 배선 패턴이 상기 분할 단위 요소 각각을 전기적으로 접속하는 공통의 배선 패턴임과 동시에, 상기 각 분할 단위 요소에 대응하는 부분에 상기 외부 접속 단자가 마련되는 LED 배선 기판.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 분할 홈이 상기 LED 배선 기판의 표면에 형성되어 있고,
    상기 전원용 배선 패턴 및 상기 그라운드용 배선 패턴이 상기 LED 배선 기판의 이면의 대략 전체에 형성되어 있는 LED 배선 기판.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 분할 홈에 의해 분할되는 최소 단위인 분할 단위 요소가 평면시(平面視)에 있어서 동일 형상인 LED 배선 기판.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 분할 홈이 단면 V자 형상을 이루는 V자 홈인 LED 배선 기판.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 V자 홈이 상기 LED 배선 기판의 두께의 반분(半分) 이상의 깊이를 가지는 LED 배선 기판.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 LED 배선 기판의 두께가 1mm인 경우에, 상기 분할 홈의 깊이가 0.5mm ~ 0.8mm인 LED 배선 기판.
  9. 청구항 1에 있어서,
    전원 전압과, LED를 직렬로 접속했을 때의 순방향(順方向) 전압의 합계의 차가 소정의 허용 범위로 되는 LED의 개수를 LED 단위수라고 하고,
    상기 분할 홈에 의해 분할되는 최소 단위인 분할 단위 요소 각각에 탑재되는 LED의 개수를, 순방향 전압이 다른 LED마다 정해지는 LED 단위수의 공배수(公倍數)로 하고 있는 LED 배선 기판.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 분할 단위 요소 각각에 탑재되는 LED의 개수를, 순방향 전압이 다른 LED마다 정해지는 LED 단위수의 최소 공배수로 하고 있는 LED 배선 기판.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 LED가 표면 실장형 LED인 LED 배선 기판.
  12. 표면에 LED가 탑재되는 LED 배선 기판과,
    상기 LED 배선 기판을 수용하는 기판 수용 공간을 가지는 케이스를 구비한 광 조사 장치로서,
    상기 LED 배선 기판이 상기 LED 배선 기판의 평면 방향으로 상기 LED에 통전하기 위한 배선 패턴이 형성됨과 아울러, 상기 LED 배선 기판의 표면 또는 이면 중 적어도 한쪽에 있어서 두께 방향으로 형성됨과 아울러, 상기 배선 패턴을 평면 방향으로 횡단하도록 마련되어 상기 LED 배선 기판을 복수로 분할하기 위한 분할 홈이 형성되어 있고, 상기 케이스의 사이즈에 맞추어 분할해서 이용되고 있는 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 LED 배선 기판이 상기 기판 수용 공간에 수용된 상태에서, 상기 LED 배선 기판의 측면(側面)이 상기 케이스의 내면으로부터 이간해서 배치되어 있는 광 조사 장치.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 분할 홈이 상기 LED 배선 기판의 표면에만 형성되어 있는 광 조사 장치.
  15. 청구항 5에 기재된 LED 배선 기판의 절단 방법으로서,
    칼끝이 대향 배치된 한 쌍의 원판 모양의 회전 절단 칼날을 이용함과 아울러, 상기 LED 배선 기판의 V자 홈이 상기 회전 절단 칼날에 맞물리도록 상기 LED 배선 기판과 상기 한 쌍의 회전 절단 칼날을 상대 이동시킴으로써, 상기 LED 배선 기판을 절단하는 LED 배선 기판의 절단 방법.
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