JP4335512B2

JP4335512B2 - 照明装置

Info

Publication number: JP4335512B2
Application number: JP2002290620A
Authority: JP
Inventors: 賢治米田
Original assignee: CCS Inc
Current assignee: CCS Inc
Priority date: 2002-10-03
Filing date: 2002-10-03
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2022-04-09
Also published as: JP2003303511A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射照明によって製品検査をする場合に好適に使用される製品検査用照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の製品検査用照明装置において、ＬＥＤ等の発光体を複数配置し、被検査体に対して周囲方向から覆うように照明してその検査面の光度をムラなく一定に保つようにしたものが開発されている。そして、被検査体を周囲方向から覆うためには、円筒内面や円錐凹面等のような湾曲凹面状をなす発光体装着面を形成し、その発光体装着面に複数のＬＥＤをくまなく装着することが望ましい。
【０００３】
そのために従来、保持枠そのものを円筒内面や円錐凹面形状に加工して穿孔し、発光体をその孔に各々直接埋設したうえで手配線を施すという複雑な工程を経てかかる製品検査用照明装置を製造していたところ、その手間やコストを大幅削減すべく本願発明者は、湾曲可能なプリント基板を平面状に保った状態でＬＥＤを装着し、そのプリント基板を湾曲させてこの種の照明装置を製造する方法を発明し、特許を取得している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２１７２９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この種の照明装置において、湾曲する発光体装着面の裏面に放熱構造を設けることは極めて難しいと考えられていたため、放熱を積極的に行うような工夫はほとんどなされていないのが実状である。具体的には、図９に示すように、ＬＥＤ１００の裏側には何ら放熱部材は設けられておらず、空気層ＡＳが介在していた。そしてその結果、ＬＥＤの温度を積極的に下げることができないことから大きな照明光度を得にくく、またその寿命を延ばしにくいという点に改善の余地が残されていた。
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、複数の発光体を湾曲凹面に配置した製品検査用の照明装置において、製造容易性を担保しつつ、大きな照明光度及び長寿命を得ることを主たる目的としたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、複数の発光体を湾曲凹面に配置し、被検査体に対して周囲方向から覆うように照明してその反射照明によって製品検査をする場合に使用される製品検査用照明装置であって、複数の発光体と、厚み方向に湾曲可能であって一部に切り欠きを有し且つ前記複数の発光体を装着する面の裏面に抵抗が配設された円環状のプリント基板と、前記プリント基板と平面視略同一形状をなし厚み方向に湾曲可能な放熱部材と、プリント基板を保持する保持枠とを備えたものであって、前記プリント基板を平面状態又は略平面状態に保持し、その一方の面に設定した発光体装着面に複数の発光体を装着した後、前記発光体を装着したプリント基板の一方の切り欠き辺と他方の切り欠き辺とを、前記発光体装着面が凹面側に位置するように接合または近接保持して該プリント基板を切頭円錐形状にし、又は前記プリント基板の一方の切り欠き辺と他方の切り欠き辺とを、前記発光体装着面が凹面側に位置するように接合または近接保持して該プリント基板を切頭円錐形状にした後、その発光体装着面に発光体を装着する一方、前記放熱部材の一方の切り欠き辺と他方の切り欠き辺とを接合または近接保持して切頭円錐形状にし、その凹面側に設定した密着面を、切頭円錐形状にした前記プリント基板における発光体装着面の裏面に密着させてなり、前記放熱部材における前記発光体装着面の裏面に密着する面が柔軟性を有し且つ前記抵抗を包み込むように凹み変形するものであり、前記保持枠に設けた保持溝に放熱部材及び発光体を装着したプリント基板を保持させ、この保持状態において、放熱部材が、保持溝内に略隙間無くはまり込み、プリント基板の裏面及び保持溝の底面双方に密着又は略密着することを特徴とする製品検査用照明装置に係るものである。
【０００８】
このようなものであれば、放熱部材をその切り欠き辺同士を接合または近接させるだけで、反発光体装着面に密着し得るような切頭円錐凹面を形成できるので、極めて簡単にかつ無理なくこの種の湾曲凹面に配置するような発光体の放熱を図ることができる。そしてその結果、無理なく発光体の放熱を行ってその温度を積極的に下げることができるので、高い照明光度を得られ、製品の長寿命化も促進することができる。
【０００９】
また、保持枠には、プリント基板及び放熱部材を保持するための円錐凹面状等の加工を施すのみで、発光体埋設保持用の孔等を穿設する必要がなく、発光体を容易に切頭円錐凹面に配置し、しかも配線することができるので、製造方法が複雑になることもない。さらに、放熱部材やプリント基板の切り欠きの大きさや径寸法を適宣変更することにより、種々の接頭円錐凹面を形成することも容易に行える。
【００１０】
一方、前記同様の作用効果を奏し得る他の態様としては、複数の発光体と、厚み方向に湾曲可能であって一部に切り欠きを有し且つ前記複数の発光体を装着する面の裏面に抵抗が配設された円環状のプリント基板と、前記プリント基板と平面視略同一形状をなし厚み方向に湾曲可能な放熱部材と、前記プリント基板を保持する保持枠とを備え、基板と平面視略同一形状をなし厚み方向に湾曲可能な放熱部材を前記プリント基板における発光体装着面の裏面に密着又は略密着させ、前記発光体及び放熱部材を装着したプリント基板の一方の切り欠き辺と他方の切り欠き辺とを、前記発光体装着面が凹面側に位置するように接合または近接保持して切頭円錐形状にして形成し、前記放熱部材における前記発光体装着面の裏面に密着する面が柔軟性を有し且つ前記抵抗を包み込むように凹み変形するものであり、保持枠に設けた保持溝に放熱部材及び発光体を装着したプリント基板を保持させ、この保持状態において、放熱部材が、保持溝内に略隙間無くはまり込み、プリント基板の裏面及び保持溝の底面双方に密着又は略密着することを特徴とする製品検査用照明装置を挙げることができる。
【００１１】
実施の上で放熱性を向上させる極めて好ましい態様としては、複数の発光体を、保持枠に設けた湾曲面状をなす発光体装着面上に配置してなるものであって、前記発光体装着面の裏面及び前記保持枠に、厚み方向に湾曲可能な放熱部材を密着させ、当該放熱部材における前記発光体装着面の裏面に密着する面が柔軟性を有しているものを挙げることができる。このようなものであれば、発光体の熱が放熱部材を介して保持枠に効率よく速やかに伝達され、保持枠全体で放熱させることが可能になるからである。ちなみに空気の熱伝導率は0.02 kcal/mh℃であり、放熱部材にシリコ−ン、フロロシリコ−ン、ＳＥＰ等を主体材料とする部材を用いた場合にはその熱伝導率が0.8kcal/mh℃程度又はそれ以上となることから、放熱部材を用いずに空気層が介在した場合と、放熱部材を用いた場合とでは、その放熱性に極めて顕著な差が生じることがわかる。さらに、放熱部材を介在させることで、プリント基板のがたや変形等を抑止することができるという効果をも得ることができる。
【００１２】
また、密着度を向上させ放熱性の向上に寄与させるとともに、組立の容易性等にも寄与させるには、放熱部材における少なくとも前記発光体装着面の裏面に密着する側の面を柔軟性を有したものにしておくことが好ましい。ここで「柔軟性」とは、放熱部材を取り付けた際に、発光体装着面の裏面から突出する発光体のリード線や抵抗等の部品を包み込むように凹んで前記発光体装着面の裏面に密着する程度の柔らかさを有するということである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１４】
本実施形態に係る照明装置４は、図１〜図３に示すように、複数の発光体たるＬＥＤ１と、一部に切り欠きを有した円環状をなし厚み方向に湾曲可能なプリント基板２と、前記プリント基板２と平面視略同一形状をなし厚み方向に湾曲可能な放熱部材たる放熱板６と、目視あるいは撮影等のための中心孔３２を有し前記プリント基板２を保持する保持枠たる照明ケース３とを備えたものである。なお、照明ケース３に穿設されためねじ３１は、照明装置４を取着するためのものである。
【００１５】
このような構成において、本実施形態による照明装置の製造方法について説明する。まず前記プリント配線基板２を平面状態に保持した上で、該基板２の一方の面に設定した発光体装着面２ｃに複数のＬＥＤ１をはんだ付け等の方法でくまなく植設する。しかる後に、該基板２の一方の切り欠き辺２ａと他方の切り欠き辺２ｂとを前記発光体装着面２ｃが凹面側に位置するように接合または近接させて湾曲させる。このことにより、該プリント基板２は必然的に切頭円錐型となり、前記発光体装着面２ｃが切頭円錐凹面となって、そこにＬＥＤ１が配置されることとなる。このとき、電源ケーブル５も該基板２にはんだ付け等によって配線する。
【００１６】
その一方で、前記放熱板６の一方の切り欠き辺６ａと他方の切り欠き辺６ｂとを接合または近接させ切頭円錐形状にする。そして、前記発光体装着面２ｃの湾曲する裏面２ｄに該放熱板６の凹面側に設定した密着面６ｃを密着させる。ここで「密着」とは、裏面２ｄの一部又は全部と、密着面６ｃの一部又は全部とが密着することも含む。
【００１７】
しかしてこの放熱板６は、例えばシリコ−ン、フロロシリコ−ン、ＳＥＰ等を主体材料として形成してなる電気的に絶縁性を持った熱伝導性及び柔軟性に富むものである。そして、プリント基板２の裏面２ｄに密着させた状態では、その密着面６ｃが、前記裏面２ｄに配設されている抵抗等の各部品や突出するＬＥＤ１の足等を包み込むように凹み変形する。なお、プリント基板２への密着面６ｃに感圧接着剤又は粘着剤を添着し、密着面６ｃが裏面２ｄに粘着するようにしてもよい。
【００１８】
その後、放熱板６及びＬＥＤ１を装着したプリント基板２を、前記照明ケースに設けた対応する径を有する保持溝３３に保持させる。本実施形態において保持溝３３は、ちょうどプリント基板２及び放熱板６を容れ得る大きさになっており、放熱板６は、保持溝３３内に略隙間無くはまり込んで、プリント基板２の裏面２ｄ及び保持溝３３の底面双方に密着又は略密着する。
【００１９】
したがってこのようなものであれば、ＬＥＤ１の熱が放熱板６を介して保持枠３に効率よく速やかに伝達され、保持枠３全体で放熱させることが可能になるため、無理なくＬＥＤ１の放熱を行ってその温度を積極的に下げることができる。ＬＥＤ１の温度上昇を抑止することが可能になる。そしてその結果、高い照明光度を得られ、製品の長寿命化も促進することができる。
【００２０】
さらに、放熱板６を介在させることで、プリント基板２のがたや変形等を抑止することができるという効果をも得ることができる。
【００２１】
加えて放熱板６の切り欠き辺６ａ、６ｂ同士を接合または近接させるだけで、プリント基板２の反発光体装着面２ｄに密着し得るような切頭円錐凹面を形成できるので、組立が簡単であり、製造工程を複雑化することもない。
【００２２】
具体的な効果を図７、図８に示す。図７は赤色ＬＥＤに対し、放熱板６がある場合とない場合とを比較実験した結果である。同図に示すように、放熱板６がある場合とない場合とでは、実験開始から２０分後におけるＬＥＤ１の半田部分温度が２５℃度程度相違し、光量においては、放熱板６がある場合には、初期光量に比して略１０％程度しか落ち込まないのに対し、放熱板６がない場合には、初期光量に比して略２５％も落ち込むという顕著な相違が生じる。
【００２３】
図８は白色ＬＥＤに対する比較実験の結果である。この実験において放熱板６がないものは、温度がＬＥＤの動作保証温度である１００℃にまで上昇している。これは、白色ＬＥＤや青色ＬＥＤあるいは緑色ＬＥＤの順方向電圧（VFmax）が３．５Vと高く、発熱量が大きくなる傾向があることに起因するものであるが、このように放熱板６がないと、使用条件によっては高温化を招いて劣化を惹起し、寿命や光度に極めて大きな影響を及ぼすと考えられる。これに比して放熱板６がないものは温度が４５℃前後に保たれ、温度差が実に５５℃も生じていることがわかる。
【００２４】
もちろん、その他に、照明ケース３側にＬＥＤ埋設保持用の孔を穿設するといった必要がなく、ＬＥＤ１を容易に切頭円錐凹面２ｃに配置し、しかも配線することが可能となるといった製造容易化という効果をも奏し得る。
【００２５】
さらに、図４〜図６に示すように、放熱板６やプリント基板２の切り欠きの大きさや径寸法を適宣変更することにより、種々の接頭円錐凹面を形成することも容易に行える。
【００２６】
なお、放熱板１を、ＬＥＤ６をくまなく植設したプリント基板２を湾曲させる前の例えば平面状態にて予め該プリント基板２に貼り付けておき、その後、該基板２の一方の切り欠き辺２ａと他方の切り欠き辺２ｂとを前記発光体装着面２ｃが凹面側に位置するように接合または近接させ、前記照明ケース４に設けた対応する径を有する保持溝３３に保持させるようにしても構わない。
【００３２】
なお、本発明は前記各実施形態に限られず、種々の変形が可能である。
【００３３】
例えば、発光体装着面は、切頭円錐凹面に限られず、円筒内面でもよいしその他それに類する湾曲凹面であっても構わない。そしてその場合、放熱板やプリント基板の平板状にしたときの形状を帯状にするなど、対応したものにしなければならないのはもちろんである。
【００３４】
また、プリント基板を先に湾曲させて切頭円錐形状とし、その凹面にＬＥＤを装着してもよい。
【００３５】
さらに、プリント基板の外周から半径方向に内側に延びるスリットを複数間欠的に設けておいても構わない。このようなものであれば、プリント基板をより簡単に湾曲させることができるようになる。
【００３６】
さらに、プリント基板の配線を、電流量に応じて通常必要とされる太さよりも太いものとし、この配線そのものに放熱機能を有させるものとしてもよい。このようにすれば、放熱効果をさらに高めることができる。具体的には、ＬＥＤの発光素子（ベアチップ）を保持する保持体から延伸するリード線に接続する配線幅を大きくすることが、放熱を効率的に行う上で好ましい。
【００３７】
また、従来のように保持枠そのものを加工して発光体装着面を形成し、その発光体装着面にＬＥＤを配置したものに、前記実施形態のような放熱板や放熱部材を設けるようにしても構わない。
【００３８】
その他、各部の構成は図示例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【００３９】
【発明の効果】
以上に詳述したように、本発明によれば、放熱板をその切り欠き辺同士を接合または近接させるだけで、反発光体装着面に密着し得るような切頭円錐凹面を形成できるので、極めて容易にこの種の湾曲凹面に配置するような発光体の放熱を図ることができる。そしてその結果、無理なく発光体の放熱を行ってその温度を積極的に下げることができるので、高い照明光度を得られ、製品の長寿命化も促進することができる。
【００４０】
もちろん、保持枠側に円錐凹面状の加工や、発光体埋設保持用の孔等を穿設する必要がなく、発光体を容易に切頭円錐凹面に配置し、しかも配線することができるので、製造方法が複雑になることもない。
【００４１】
さらに、放熱板やプリント基板の切り欠きの大きさや径寸法を適宣変更することにより、種々の接頭円錐凹面を形成することも容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるＬＥＤを装着したプリント基板の平板状態を示す平面図。
【図２】同実施形態における放熱板の平板状態を示す平面図。
【図３】同実施形態における照明装置の中央縦断面図。
【図４】同実施形態の変形例におけるＬＥＤを装着したプリント基板の平板状態を示す平面図。
【図５】同変形例における放熱板の平板状態を示す平面図。
【図６】同変形例における照明装置の中央縦断面図。
【図７】本発明の効果を示す実験データ（赤色ＬＥＤ）。
【図８】本発明の効果を示す実験データ（白色ＬＥＤ）。
【図９】従来における照明装置の中央縦断面図。
【符号の説明】
１・・・発光体（ＬＥＤ）
２・・・プリント基板
２ａ・・・基板の一方の切り欠き辺
２ｂ・・・基板の他方の切り欠き辺
２ｃ・・・発光体装着面
２ｄ・・・裏面
６・・・放熱部材（放熱板）
６ａ・・・放熱板の一方の切り欠き辺
６ｂ・・・放熱板の他方の切り欠き辺
６ｃ・・・密着面
７・・・放熱部材

Claims

複数の発光体を湾曲凹面に配置し、被検査体に対して周囲方向から覆うように照明してその反射照明によって製品検査をする場合に使用される製品検査用照明装置であって、
複数の発光体と、厚み方向に湾曲可能であって一部に切り欠きを有し且つ前記複数の発光体を装着する面の裏面に抵抗が配設された円環状のプリント基板と、前記プリント基板と平面視略同一形状をなし厚み方向に湾曲可能な放熱部材と、前記プリント基板を保持する保持枠とを備え、前記プリント基板を平面状態又は略平面状態に保持し、その一方の面に設定した発光体装着面に複数の発光体を装着した後、前記発光体を装着したプリント基板の一方の切り欠き辺と他方の切り欠き辺とを、前記発光体装着面が凹面側に位置するように接合または近接保持して該プリント基板を切頭円錐形状にし、又は前記プリント基板の一方の切り欠き辺と他方の切り欠き辺とを、前記発光体装着面が凹面側に位置するように接合または近接保持して該プリント基板を切頭円錐形状にした後、その発光体装着面に発光体を装着する一方、前記放熱部材の一方の切り欠き辺と他方の切り欠き辺とを接合または近接保持して切頭円錐形状にし、その凹面側に設定した密着面を、切頭円錐形状にした前記プリント基板における発光体装着面の裏面に密着させてなり、前記放熱部材における前記発光体装着面の裏面に密着する面が柔軟性を有し且つ前記抵抗を包み込むように凹み変形するものであり、
前記保持枠に、プリント基板及び放熱部材を容れ得る大きさに設定した保持溝を設け、この保持溝に放熱部材及び発光体を装着したプリント基板を保持させた状態において、放熱部材が、保持溝内に略隙間無くはまり込み、プリント基板の裏面及び保持溝の底面双方に密着又は略密着し、且つ前記発光体が前記保持溝外に位置付けられることを特徴とする製品検査用照明装置。
複数の発光体を湾曲凹面に配置し、被検査体に対して周囲方向から覆うように照明してその反射照明によって製品検査をする場合に使用される製品検査用照明装置であって、
複数の発光体と、厚み方向に湾曲可能であって一部に切り欠きを有し且つ前記複数の発光体を装着する面の裏面に抵抗が配設された円環状のプリント基板と、前記プリント基板と平面視略同一形状をなし厚み方向に湾曲可能な放熱部材と、前記プリント基板を保持する保持枠とを備え、前記プリント基板を平面状態又は略平面状態に保持したうえで、その一方の面に設定した発光体装着面に複数の発光体を装着し、前記放熱部材の一方の面に設けた密着面を前記発光体装着面の裏面に密着させた後、前記プリント基板の一方の切り欠き辺と他方の切り欠き辺とを前記発光体装着面が凹面側に位置するように接合または近接保持して切頭円錐形状にしてなり、前記放熱部材における前記発光体装着面の裏面に密着する面が柔軟性を有し且つ前記抵抗を包み込むように凹み変形するものであり、
前記保持枠に、プリント基板及び放熱部材を容れ得る大きさに設定した保持溝を設け、この保持溝に放熱部材及び発光体を装着したプリント基板を保持させた状態において、放熱部材が、保持溝内に略隙間無くはまり込み、プリント基板の裏面及び保持溝の底面双方に密着又は略密着し、且つ前記発光体が前記保持溝外に位置付けられることを特徴とする製品検査用照明装置。